波长808nm半导体激光器的原理与应用.pdfVIP

波长 808nm半导体激光器的原理与应用 摘要： 波长为 808nm 的半导体激光器是一种大功率半导体激光器，它具有功率 高、电光转换效率高、可靠性强、寿命长、体积小及成本低等诸多优点。高功率 半导体激光器作为半导体激光器的一个重要组成部分， 近年来的迅速发展在国际 上受到普遍关注。 随着半导体激光器件技术的发展 , 大功率半导体激光器将逐步 成为光通讯、 光信息存储、 激光器泵浦等应用中的关键设备。 由于在应用中对环 境的苛刻要求 , 所以使用中必须十分注意 。本文介绍的应用是波长为 808nm半 导体激光器的基本应用 , 希望我们能把握该激光器的特点 , 了解该激光器的未 来发展情况。 1、国内外 808nm 半导体激光器的发展状况 在八十年代初，人们已吸收了半导体物理发展的必威体育精装版成果， 采用了量子阱 (QW) 和应变量子阱 (SL-QW)等新颖性结构，引进了折射率调制 Bragg 发射器以及增强 调制 Bragg 发射器必威体育精装版技术，同时还发展了 MBE、MOCVD及 CBE等晶体生长技术 新工艺，使得新的外延生长工艺能够精确地控制晶体生长， 达到原子层厚度的精 度，生长出优质量子阱以及应变量子阱材料。于是，制作出的 LD，其阈值电流 显著下降，转换效率大幅度提高，输出功率成倍增长，使用寿命也明显加长。 早在 1963年就有人提出用波长在 800 ～ 900nm 之间的半导体激光发射器件 作为固体激光器介质泵浦源的设想。但是进入八十年代后 , 随着高功率激光二极 管及其列阵的发展 , 特别是 MBE、MOCVD生长技术和量子阱 , 应变量子阱机构的采 用 , 使得单个激光二极管的阈值电流大大降低 , 转换效率大幅提高 , 输出功率成倍 增长 , 使用寿命大大延长 , 使激光二极管泵浦固体激光器的研究迈上了新台阶 , 取得了突飞猛进的成就。 国外在大功率半导体激光器处于领先地位的是美国和德国 , 美国的相干公 司、I 公司、SL 德国的 LIMO公司的大功率半导体激光器的技术和质量都非常好 , 输出功率从几 W到几百 W。该公司研制的微型光学准直整形透镜可提高半导体激 光器的出光质量。 2、808nm 半导体激光器的发光机理 808nm半导体激光器工作原理是激励方式， 利用半导体物质 ( 既利用电子 ) 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。 半导体中的光发射通常起因于载流子的复合。 当半导体的 PN结加有正向电压时， 会削弱 PN结势垒，迫使电子从 N 区经 PN结注入 P 区，空穴从 P 区经过 PN结注 入 N 区，这些注入 PN结附近的非平衡电子和空穴将会发生复合，从而发射出波 长为 λ的光子，其公式如下： λ = hc/Eg (1) 式中： h—普朗克常数； c—光速； Eg —半导体的禁带宽度。 上述由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。 当自发辐射所 产生的光子通过半导体时， 一旦经过已发射的电子—空穴对附近， 就能激励二者 复合，产生新光子， 这种光子诱使已激发的载流子