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半导体激光器的工作原理是什么以及退化的原因有哪些

2017-05-12
类别:行业趋势
eye 761
文章创建人 拍明

       尽管大家听到半导体激光器的时候和我粉反应是一样的,那就是比较陌生,为大家介绍下半导体激光器的工作原理。

半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器,由于它的波长范围宽,制作简单、成本低、易于大量生产,并且由于体积小、重量轻、寿命长,因此,品种发展快,应用范围广,目前已超过300种,半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网,850nm波长的半导体激光器适用于)1Gh/。局域网,1300nm -1550nm波长的半导体激光器适用于1OGb局域网系统.半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域,已成为当今光电子科学的核心技术.半导体激光器在激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面获得了广泛的应用,形成了广阔的市场。

1978年,半导体激光器开始应用于光纤通信系统,半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统.由于半导体激光器有着超小型、高效率和高速工作的优异特点,所以这类器件的发展,一开始就和光通信技术紧密结合在一起,它在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光祸合等方面有重要用途.半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展,到如今,它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.半导体激光器再加上低损耗光纤,对光纤通信产生了重大影响,并加速了它的发展.因此可以说,没有半导体激光器的出现,就没有当今的光通信.GaAs/GaAlA。双异质结激光器是光纤通信和大气通信的重要光源,如今,凡是长距离、大容量的光信息传输系统无不都采用分布反馈式半导体激光器(DFBLD).半导体激光器也广泛地应用于光盘技术中,光盘技术是集计算技术、激光技术和数字通信技术于一体的综合性技术.是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存储手段,它需要半导体激光器产生的光束将信息写人和读出.[2]

半导体激光器工作原理是激励方式。利用半导体物质,即利用电子在能带间跃迁发光。用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈、产生光的辐射放大,输出激光。半导体激光器优点是体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。 封装技术 技术介绍 半导体激光器封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而半导体激光器封装则是完成输出电信号,保护管芯正常工作、输出可见光的功能。既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于半导体激光器

半导体激光器的工作原理是什么以及退化的原因有哪些.jpg

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。

电注入式半导体激光器,一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(GaAS,InAs,InSb)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(PbS,CdS,ZhO)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。在半导体激光器件中,性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

半导体激光器原理

半导体激光器是依靠注入载流子工作的,发射激光必须具备三个基本条件:

(1)要产生足够的 粒子数反转分布,即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数;

(2)有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用,使受激辐射光子增生,从而产生激光震荡;

(3)要满足一定的阀值条件,以使光子增益等于或大于光子的损耗。

半导体激光器工作原理是激励方式,利用半导体物质(即利用电子)在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈,产生光的辐射放大,输出激光。

半导体激光器优点:体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。

半导体激光器本身比较脆弱,目前激光器的寿命最长可达10万小时,光纤激光器的寿命短,那么激光器在工作中退化的原因是什么呢?博奥激光就从以下几点来进行分析。

1.半导体激光器的管芯小,工作电流密度和光功率密度高,而作为激光物质的半导体单晶材料又较容易发生缺陷,这些缺陷在电和光的作用下逐渐发展,从而引起器件性能的退化。

2.半导体激光器的镜面是用解理工艺形成的,镜面本身受到环境条件影响而污染也会也会导致激光器性能退化。

3.管芯焊接也是关键技术,管芯焊在热沉之上,而有源去距离热沉只有几微米;半导体激光器工作会发热,如果焊料太多,受热时会发生缓慢的攀移,使半导体激光器发生短路,导致激光器退化。   4.随着工作时间的延长,激光器的阈值电流会缓慢增加,从而导致激光器退化。

大家在使用激光切割机,激光刀模机之类的激光设备时应该多长注意。

 


责任编辑:Davia

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