半导体激光器结构是怎样的 半导体激光器工作原理介绍【详解】,半导体激光器的工作原理?,激光二极管优于发光二极管的方面是,激光二极管和发光二极管的区别,半导体泵浦固体激光器的简介...
半导体激光器结构是怎样的 半导体激光器工作原理介绍【详解】
半导体激光器的结构和工作原理分析
现以砷化镓(GaAs)激光器为例,介绍注入式同质结激光器的工作原理。
1.注入式同质结激光器的振荡原理。由于半导体材料本身具有特殊晶体结构和电子结构,故形成激光的机理有其特殊性。
(1)半导体的能带结构。半导体材料多是晶体结构。当大量原子规则而紧密地结合成晶体时,晶体中那些价电子都处在晶体能带上。价电子所处的能带称价带(对应较低能量)。与价带最近的高能带称导带,能带之间的空域称为禁带。当加外电场时,价带中电子跃迁到导带中去,在导带中可以自由运动而起导电作用。同时,价带中失掉一个电子,则相当于出现一个带正电的空穴,这种空穴在外电场的作用下,也能起导电作用。因此,价带中空穴和导带中的电子都有导电作用,统称为载流子。
(2)掺杂半导体与p-n结。没有杂质的纯净半导体,称为本征半导体。如果在本征半导体中掺入杂质原子,则在导带之下和价带之上形成了杂质能级,分别称为施主能级和受主能级。
有施主能级的半导体称为n型半导体;有受主能级的半导体称这p型半导体。在常温下,热能使n型半导体的大部分施主原子被离化,其中电子被激发到导带上,成为自由电子。而p型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子,在价带中形成空穴。因此,n型半导体主要由导带中的电子导电;p型半导体主要由价带中的空穴导电。
半导体激光器中所用半导体材料,掺杂浓度较大,n型杂质原子数一般为(2-5)× 1018cm-1;p型为(1-3)×1019cm-1。
在一块半导体材料中,从p型区到n型区突然变化的区域称为p-n结。其交界面处将形成一空间电荷区。n型半导体带中电子要向p区扩散,而p型半导体价带中的空穴要向n区扩散。这样一来,结构附近的n型区由于是施主而带正电,结区附近的p型区由于是受主而带负电。在交界面处形成一个由n区指向p区的电场,称为自建电场。此电场会阻止电子和空穴的继续扩散。
(3)p-n结电注入激发机理。若在形成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压,p区接正极,n区接负极。显然,正向电压的电场与p-n结的自建电场方向相反,它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用,使n区中的自由电子在正向电压的作用下,又源源不断地通过p-n结向p区扩散,在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时,它们将在注入区产生复合,当导带中的电子跃迁到价带时,多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场致发光的机理,这种自发复合的发光称为自发辐射。
要使p-n结产生激光,必须在结构内形成粒子反转分布状态,需使用重掺杂的半导体材料,要求注入p-n结的电流足够大(如30000A/cm2)。这样在p-n结的局部区域内,就能形成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状态,从而产生受激复合辐射而发出激光。
2.半导体激光器结构。其外形及大小与小功率半导体三极管差不多,仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状,结区厚为几十微米,面积约小于1mm2。
半导体激光器的光学谐振腔是利用与p-n结平面相垂直的自然解理面(110面)构成,它有35的反射率,已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅,再镀一层金属银膜,可获得95%以上的反射率。
一旦半导体激光器上加上正向偏压时,在结区就发生粒子数反转而进行复合。
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
激光二极管优于发光二极管的方面是
您好亲!激光二极管的物理架构是在发光二极管的结间安置一层具有光活性的半导体,其端面经过抛光后具有部分反射功能,因而形成一光谐振腔。在正向偏置的情况下,LED结发射出光来并与光谐振腔相互作用,从而进一步激励从结上发射出单波长的光,这种光的物理性质与材料有关。半导体雷射二极管的工作原理,理论上与气体雷射器相同。激光二极管在电脑上的CD光驱,激光印表机中的列印头等小功率光电装置中得到了广泛的应用【摘要】
激光二极管优于发光二极管的方面是【提问】
您好亲!激光二极管的物理架构是在发光二极管的结间安置一层具有光活性的半导体,其端面经过抛光后具有部分反射功能,因而形成一光谐振腔。在正向偏置的情况下,LED结发射出光来并与光谐振腔相互作用,从而进一步激励从结上发射出单波长的光,这种光的物理性质与材料有关。半导体雷射二极管的工作原理,理论上与气体雷射器相同。激光二极管在电脑上的CD光驱,激光印表机中的列印头等小功率光电装置中得到了广泛的应用【回答】
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激光二极管和发光二极管的区别
激光二极管脚位数不会低于3个,常见的都是3个脚位,
有两种类型:
①无PD电路,LD正、负,供指定的电压电流即可工作。
②有PD电路,LD正、负:PD正、负(PD的作用是使LD供电更稳定)。
3脚位以上的,通常都是多波段的,如:780nm/658nm两种合成1个激光管。
LED发光二级管,LED正、负,供指定的电压电流即可工作。
(LD和LED的最大供电区别就是LD对供电电路的稳定性要求更高,)
半导体泵浦固体激光器的简介
该类型的激光器利用输出固定波长的半导体激光器代替了传统的氪灯或氙灯来对激光晶体进行泵浦,从而取得了崭新的发展,被称为第二代的激光器。这是一种高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑小型化的第二代新型固体激光器,已在空间通讯,光纤通信,大气研究,环境科学,医疗器械,光学图象处理,激光打印机等高科技领域有着独具特色的应用前景。
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