半导体激光器的优缺点.docx

半导体激光器的分类及优缺点 半导体激光器俗称激光二极管，因为其用半导体材料作为工作物质的特性所以被称为半导体激光器。半导体激光器由光纤耦合半导体激光器模块、合束器件、激光传能光缆、电源系统、控制系统及机械结构等构成，在电源系统和控制系统的驱动和监控下实现激光输出。半导体激光器的常用工作物质主要有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。根据不同的工作物质主要有三种激励方式：电注入，pump式和高能电子束激励。 　　(1)电注入是半导体激光器，一般由GaAS、CdS、InP、ZnS等工作物质作为主要材料，制成半导体面结型二极管，在受到电注入时，沿着正向偏压注入的电流，对工作物质进行激励，从而在节平面区域产生受激发射。 　　(2)Punp式激光器，一般由晶体中掺入受主杂的的以空穴为载流子的锗单晶(P型半导体单晶)或以电子为载流子的锗单晶(N型半导体单晶)作为工作物质，并通过其他激光器发出的激光作pump激励，从而实现种群反演。 　　(3)高能电子束激励式半导体激光器，一般在工作物质的选择上与pump式激光器相似，也是选用半导体锗单晶，但值得注意的问题是，在P型半导体单晶的选择上高能电子束激励式半导体激光器主要以PbS。CbS和ZnO为主。 　　半导体激光器的的分类 　　半导体激光器的的分类标准很多，因此根据不同的分类标准，其分类情况也各不相同，从材料、激射波长、激光器的结构、输出功率、应用领域来对激光器进行分类如下： 　　1、按波长分类 　　按激射的波长划分，半导体激光器可分为可见光激光器、红外波长激光器和远红外波长激光器三大类。可见光激光器有发红光的AIGaAs激光器(720～760nm)和InGaAIP激光器(630～680nm)，发蓝绿光的InGaN激光器(400～490nm);红外波长激光器有0.98μm、1.3μm、1.48μm和1.55μm的GalnAsP激光器;远红外波长激光器有InGaAs/AIAsSb量子级联(QC)激光器等。 　　2、按输出功率分类 　　按输出功率的大小来分，半导体激光器可分为小功率(1～10mW)激光器和大功率(1～10W，甚至100W、1000W或更大)激光器。如按应用领域来分，半导体激光器则可分为传感用激光器、光盘存储用激光器、光纤通信用激光器、军事用激光器等。 　　3、按输出方式分类 　　半导体激光器按照激光输出的形式划分可分为：模块捆绑式输出半导体激光器、插拔式输出半导体激光器、光纤输出半导体激光器和窗口输出半导体激光器等。 　　4、按材料分类 　　按半导体激光器有源区的材料来分，大致可以分为三类。diyi类是m-V族材料激光器，如AIGaAs、GaInAsP、GaInAIP、InGaN、GaN等：第二类是III-IV族材料激光器，如ZnSSe、Zn0等;第三类是硅基材料激光器，是用金属键合、异质结外延、直接生长等方式，把GaInAsP、GalnAIP或InP材料生长在Si基芯片上。在实际的应用中，研究和生产开发Z多的是AIGaAs、GalnAsP和GalnAIP激光器。 　　5、按结构分类 　　半导体激光器按结构不同，通常有几种分类方式。如按有源区种类的不同，半导体激光器可分为同质结激光器、单异质结激光器、双异质结激光器、大光腔激光器、分别限制异质结构激光器、单量子阱激光器、多量子阱激光器、量了线激光器和量子点激光器。 　　6、按应用领域分类 半导体激光器按照应用领域划分可分为：航空航天、材料加工、生物化学、光纤通信、激光打印、光盘存储、光传感、YL、军事领域等方面。 　　半导体激光器的优点： 　　1、体积小、重量轻：几乎所有的半导体激光器其器件本身体积大小都在lmm3以下，非常小。即使包括必要的散热片和电源装置也能够成为尺度非常小的小型系统。 　　2、可注入激励：仅用几伏的电压注入毫安级的电流就能够驱动。除电源装置以外不需要其它的激励设备和部件。电功率直接变换成光功率，能量效率高。 　　3、室温下可连续振荡：在室温附近的温度范围内大多数半导体激光器能够连续振荡。 　　4、波长范围宽：适当的选择材料和合金比，在红外和可见光很宽的波长范围内能够实现任意波长的激光器。 　　5、可直接调制：把信号重叠在驱动电流上，在直流到G赫兹范围内，可以调制振荡强度、频率和相位。 　　6、相干性高：用单横模的激光器可以得到空间上相干性高的输出光。在分布反馈型(DFB)和分布布拉格反射型(DBR)激光器中能够得到稳定的单纵模激射，得到时间上的高相干性。 　　7、能够产生超短脉冲：采用增益开关和锁模等方法，以简单的系统结构能够获得从纳秒到皮秒的超短脉冲。 　　8、可批量生产：由于是小型、层状结构，可以用光刻和平面工艺技术制作，适宜于大量生产。 　　9、可靠性高：由于是单片状