半导体激光器的工作原理?
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。
扩展资料:
半导体激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激发,在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良,开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管(Laser diode)等,广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器(激光笔),是目前生产量最大的激光器。
激光二极体的优点有:
效率高、体积小、重量轻且价格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%,P-N型也达到数%~25%,总而言之能量效率高是其最大特色。
另外,它的连续输出波长涵盖了红外线到可见光范围,而光脉冲输出达50W(脉宽100ns)等级的产品也已商业化,作为激光雷达或激发光源可说是非常容易使用的激光的例子。
参考资料来源:百度百科——半导体激光器
以半导体激光器为例说明产生激光的原理和条件
听我娓娓道来。
首先,激光的英文叫Laser light amplification by stimulated emission of radiation. 就是通过受激发射实现光放大。
光通过谐振腔的选模作用和增益介质的放大作用,经过震荡和放大,实现拥有单色性、准直性、相干性非常好的光束,这个就是激光。
激光器有很多种类型,但他的必要组成部分无外乎: 谐振腔、增益介质、泵浦源。
形成激光的一个重要条件是,粒子数反转,就是导带的粒子数密度大于价带(半导体)或高能级的粒子数密度大于低能级(气体或固体),激光的现象就是在这样一种偏离了平衡态的稳态。
半导体激光器比起固体激光器和气体激光器,结构上还是有很大区别的。半导体激光器一般是三层或多层异质结结构,这样由于折射率的的内大外小自然构成了光约束,又由于异质结结构形成的量子井结构(最早的半导体激光器不是量子井结构的,随着MBE的半导体加工技术的应用,单井和多井结构得以实现),对载流子形成了约束,使受激发射大都发生在增益介质的带边,这样就大大提高了激光器的效率。 半导体激光器是电泵浦的,不同于气体激光器或固体激光器的光泵浦。
半导体激光器的工作过程是这样的,由于外加电场的作用,载流子开始移动,由于量子井的存在,载流子开始在量子井中堆积,然后一部分导带的电子会自发跃迁回价带放出一个能量等于带隙宽度(band gap)的光子,这个过程叫自发发射,一部分自发发射的光子会被吸收,再放出两个光子,这个过程叫受激发射,这样自发发射的光子成为了最初的泵浦光,然后不断的发生受激发射,受激发射的光子会在增益介质中不断震荡,不断的使更多的光子受激发射出来,当外加电场强度达到粒子数反转所需强度之后一段时间,便会有稳定的激光输出了。
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这个过程当中有很多很多细节问题,不明白可以问我。
半导体激光的工作原理及特点
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(发光基本原理、不同种类不同结构的激光器简介)
二极管就是pn结,通过载流子复合发光;激光器可以是一般的PN结,也可以是异质结,但重要的是要有谐振腔,原理主要是受激辐射
以半导体激光器为例说明产生激光的原理和条件
听我娓娓道来。
首先,激光的英文叫Laser light amplification by stimulated emission of radiation. 就是通过受激发射实现光放大。
光通过谐振腔的选模作用和增益介质的放大作用,经过震荡和放大,实现拥有单色性、准直性、相干性非常好的光束,这个就是激光。
激光器有很多种类型,但他的必要组成部分无外乎: 谐振腔、增益介质、泵浦源。
形成激光的一个重要条件是,粒子数反转,就是导带的粒子数密度大于价带(半导体)或高能级的粒子数密度大于低能级(气体或固体),激光的现象就是在这样一种偏离了平衡态的稳态。
半导体激光器比起固体激光器和气体激光器,结构上还是有很大区别的。半导体激光器一般是三层或多层异质结结构,这样由于折射率的的内大外小自然构成了光约束,又由于异质结结构形成的量子井结构(最早的半导体激光器不是量子井结构的,随着MBE的半导体加工技术的应用,单井和多井结构得以实现),对载流子形成了约束,使受激发射大都发生在增益介质的带边,这样就大大提高了激光器的效率。 半导体激光器是电泵浦的,不同于气体激光器或固体激光器的光泵浦。
半导体激光器的工作过程是这样的,由于外加电场的作用,载流子开始移动,由于量子井的存在,载流子开始在量子井中堆积,然后一部分导带的电子会自发跃迁回价带放出一个能量等于带隙宽度(band gap)的光子,这个过程叫自发发射,一部分自发发射的光子会被吸收,再放出两个光子,这个过程叫受激发射,这样自发发射的光子成为了最初的泵浦光,然后不断的发生受激发射,受激发射的光子会在增益介质中不断震荡,不断的使更多的光子受激发射出来,当外加电场强度达到粒子数反转所需强度之后一段时间,便会有稳定的激光输出了。
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这个过程当中有很多很多细节问题,不明白可以问我。
固体激光器和半导体激光器在结构和原理上有什么异同
半导体二极管激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长,并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容,因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点,半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。
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。
固体激光器,体积大,易受到外界振动、温度变化等因素干扰,稳定性差,难维护,且维护成本高,但输出峰值功率可以很高,光束质量好,性噪比高。
半导体激光器和激光器的区别?
激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。
激光工作物质是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光可携式激光器增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。
激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。
半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器,由于物质结构上的差异,不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。 半导体激光器件,可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件,而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器的分类
(1)异质结构激光器
(2)条形结构激光器
(3)GaAIAs/GaAs激光器
(4)InGaAsP/InP激光器
(5)可见光激光器
(6)远红外激光器
(7)动态单模激光器
(8)分布反馈激光器
(9)量子阱激光器
(10)表面发射激光器
(11)微腔激光器
半导体发光二极管LED和半导体激光器LD的结构、工作原理是什么?它们的特性差别是什么?
它们的结构简单说就是三明治的夹心结构,中间的夹心是有源区。
二者的结构上是相似的,但是LED没有谐振腔,LD有谐振腔。
LD工作原理是基于受激辐射、LED是基于自发辐射。
LD发射功率较高、光谱较窄、直接调制带宽较宽,而LED发射功率较小、光谱较宽、直接调制
带宽较窄。
激光器的工作存在与普通光源不同之处在于,它同时需要 激光工作物质(这在半导体激光二极管LD中,激光工作物质即为半导体材料), 泵浦(即外加的能量源),谐振腔。
LD和LED 的工作时,其体系结构中都存在半导体工作物质和泵浦源,唯一不同的是,LD在其外层通过自然解理形成一重谐振腔,该谐振腔有一定的发光门限条件(即阈值条件) 当达到这个条件是,激光器才开始粒子数反转受激发光。 当LD的驱动还没达到阈值条件时,它的发光机理其实和LED是没有明显区别的。
5.请分别描述半导体发光二极管LED和半导体激光器LD的结构、工作原理,并说明它们的特性差别
它们的结构简单说就是三明治的夹心结构,中间的夹心是有源区。
二者的结构上是相似的,但是LED没有谐振腔,LD有谐振腔。
LD工作原理是基于受激辐射、LED是基于自发辐射。
LD发射功率较高、光谱较窄、直接调制带宽较宽,而LED发射功率较小、光谱较宽、直接调制带宽较窄。