与半导体激光二极管.ppt

第3章 光源 主要内容： 3.1 光源的产生和分类 3.2 光源的基本特性参数 3.3 光电检测中常用光源 3.4 激光器 固体激光器一般采用光激励源。工作物质多为掺有杂质元素的晶体或玻璃。最常见的固体激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器、掺钕钇铝石榴石激光器等，固体激光器输出能量高，小而坚固，在激光加工、激光武器等方面有重要应用。 能量高，输出功率大，但工作物质种类较少，而且单色性差。 固体激光器 3.4.4 激光器的分类 3.4.4 激光器的分类 固体激光器代表——红宝石激光器 固体激光晶体棒 3.4.4 激光器的分类 3.4.4 激光器的分类 固　体　激　光　实　验　装　置 3.4.4 激光器的分类 气体激光器是应用最广泛的一种激光器，气体激光器一般采用电激励源，常使用在连续工作方式上。常见的气体激光器有氦－氖激光器，CO2激光器等。气体激光器效率较高，能以脉冲和连续两种方式工作，常用于精密测量、全息照相等领域。 气体激光器 3.4.4 激光器的分类 3.4.4 激光器的分类 气体激光器的代表——氦氖激光器实物图 3.4.4 激光器的分类 贾万最初得到的激光束是红外谱线1.15微米。氖有许多谱线，后来通用的是632.8。为什么贾万不选632.8，反而选1.15微米呢？这也是贾万高明的一着。他根据计算，了解到632.8的增益比较低，所以宁可选更有把握的1.15微米。如果一上来就取红线632.8，肯定会落空的。 贾万和他的合作者在直径1.5厘米，长80厘米的石英管两端贴有蒸镀13层介质膜的镜片，放在放电管中，用射频振荡器进行激发。在1960年12月12日下午4点20分，终于获得了红外辐射。 气体激光器的代表——氦氖激光器的诞生 3.4.4 激光器的分类 气体激光器的代表——氦氖激光器的诞生 1962年，贾万转到麻省理工学院（MIT）任教。实验工作由他的同事怀特（A.D.White）和里顿（Rigden）继续进行，他们获得了632.8的激光束。 这时激光器的调整已积累了丰富经验。他们把反射镜从放电管内部移到外部，避免了复杂的工艺；窗口做成按布鲁斯特角固定，再把反射镜做成半径相等的共焦凹面镜。激光管的设计日臻完善。 3.4.4 激光器的分类 氦氖激光器的里程碑意义 1、它第一次实现了连续性。固体激光器都是脉冲型的，不适于一般使用。连续激光束有很多好处，为应用开辟了广阔的道路。 2、证明了可以用放电方法产生激光。只要在两种不同的工作介质中选定适当的能级，就有可能实现光的放大，为激光器的发展展示了多种渠道的可能性。 3.4.4 激光器的分类 液体激光器 液体激光器的工作物质是一些有机染料溶液，如若丹明、香豆素、碳化青等，或是一些无机液体，如掺钕离子的三氯氧化磷等，也有以蒸气状态工作的。液体中的能带宽，发出的激光波长范围宽达0.05μm。利用如图所示的装置，调节光栅衍射角，只使某一波长的光在谐振腔纵轴方向产生衍射极大形成光振荡，并最后输出，以获得单一波长激光。因此，液体激光器输出的波长连续可调的，其输出功率较高且稳定，制备简单，价格便宜。 3.4.4 激光器的分类 染料激光器示意图 3.4.4 激光器的分类 半导体激光器 半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明，使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器，60年代早期，很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面，以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。 半导体激光器体积非常小，最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料，一般为0.6～1.55微米，由于多种应用的需要，更短波长的器件在发展中。 3.4.4 激光器的分类 半导体激光器 光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域，一方面是世界范围的远距离海底光纤通信，另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言，激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示，及各种医疗应用等。 1）温度特性较差。由于激光管的阈值电流依赖于温度T，故其输出功率也依赖于T。发光二极管没有阈值电流，故其温度特性较好。 2）易损坏，寿命短。半导体光源的损坏一般由三种原因引起，即内部损坏（如P-N结损坏），接触损坏（如引线断掉）和光学谐振端面的损坏（如光纤碰角或端面污染引起）。前两种为发光二极管和激光二极管所共有，而后一种损坏却是激光二极管所独有的，由于这一因素而