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二極管激光器 我有新說法
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二極管激光器中的P-N結(jié)由兩個(gè)摻雜的砷化鎵層形成。它有兩個(gè)平端結(jié)構(gòu),平行于一端鏡像(高度反射面)和一個(gè)部分反射。

1原理


激光二極管中的P-N結(jié)由兩個(gè)摻雜的砷化鎵層形成。它有兩個(gè)平端結(jié)構(gòu),平行于一端鏡像(高度反射面)和一個(gè)部分反射。要發(fā)射的光的波長與連接處的長度正好相關(guān)。當(dāng)P-N結(jié)由外部電壓源正向偏置時(shí),電子通過結(jié)而移動(dòng),并像普通二極管那樣重新組合。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí),光子被釋放。這些光子撞擊原子,導(dǎo)致更多的光子被釋放。隨著正向偏置電流的增加,更多的電子進(jìn)入耗盡區(qū)并導(dǎo)致更多的光子被發(fā)射。終,在耗盡區(qū)內(nèi)隨機(jī)漂移的一些光子垂直照射反射表面,從而沿著它們的原始路徑反射回去。反射的光子再次從結(jié)的另一端反射回來。光子從一端到另一端的這種運(yùn)動(dòng)連續(xù)多次。在光子運(yùn)動(dòng)過程中,由于雪崩效應(yīng),更多的原子會(huì)釋放更多的光子。這種反射和產(chǎn)生越來越多的光子的過程產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的激光束。在上面解釋的發(fā)射過程中產(chǎn)生的每個(gè)光子與在能級(jí),相位關(guān)系和頻率上的其他光子相同。因此,發(fā)射過程給出單一波長的激光束。為了產(chǎn)生一束激光,必須使激光二極管的電流超過一定的閾值電平。低于閾值水平的電流迫使二極管表現(xiàn)為LED,發(fā)出非相干光。

2分類


激光二極管本質(zhì)上是一個(gè)半導(dǎo)體二極管,按照P-N結(jié)材料是否相同,可以把激光二極管分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低,輸出功率高的優(yōu)點(diǎn),是目前市場(chǎng)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。作為元件材料,使用AlGaAs、InGaAlP、InGaN、ZnO等化合物半導(dǎo)體,由于LSI及Tr、Di等使用的Si躍遷概率(電流轉(zhuǎn)變?yōu)楣獾母怕剩┹^差,因此不適用于激光二極管。

3主要技術(shù)參數(shù)


①波長:即激光管工作波長,可作光電開關(guān)用的激光管波長有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
②閾值電流:即激光管開始產(chǎn)生激光振蕩的電流,對(duì)一般小功率激光管而言,其值約在數(shù)十毫安,具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至10mA以下。
③工作電流:即激光管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流,此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要。
④工作電壓:是發(fā)出規(guī)定的光輸出時(shí)需要的正向電壓。
⑤光輸出功率:大允許的瞬時(shí)光學(xué)功率輸出。這適用于連續(xù)或脈沖操作模式。
⑥暗電流:光電二極管反向偏置時(shí)的泄漏電流。暗電流既取決于溫度又取決于電壓,理想的二極管/光電二極管在相反的方向上沒有電流。

參考資料

1.  武德勇,呂文強(qiáng),魏彬,高松信.高功率疊陣二極管激光器光束整形[J].強(qiáng)激光與粒子束,2014,26(10):38-42.
2.  王軍陣,汪岳峰,白慧君.一種波長穩(wěn)定可調(diào)的窄線寬外腔二極管激光器[J].中國激光,2014,41(12):12-15.


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