半導體激光器又稱激光二極管,是用半導體材料作為工作物質的激光器。由于物質結構上的差異,不同種類產生激光的具體過程比較特殊。常用工作物質有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。半導體激光器件,可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。同質結激光器和單異質結激光器在室溫時多為脈沖器件,而雙異質結激光器室溫時可實現(xiàn)連續(xù)工作。
半導體復合發(fā)光達到受激發(fā)射(即產生激光)的必要條件是:①粒子數(shù)反轉分布分別從P型側和n型側注入到有源區(qū)的載流子密度十分高時,占據(jù)導帶電子態(tài)的電子數(shù)超過占據(jù)價帶電子態(tài)的電子數(shù),就形成了粒子數(shù)反轉分布。②光的諧振腔在半導體激光器中,諧振腔由其兩端的鏡面組成,稱為法布里一珀羅腔。③高增益用以補償光損耗。諧振腔的光損耗主要是從反射面向外發(fā)射的損耗和介質的光吸收。
半導體激光器是依靠注入載流子工作的,發(fā)射激光必須具備三個基本條件:
(1)要產生足夠的粒子數(shù)反轉分布,即高能態(tài)粒子數(shù)足夠的大于處于低能態(tài)的粒子數(shù);
(2)有一個合適的諧振腔能夠起到反饋作用,使受激輻射光子增生,從而產生激光震蕩;
(3)要滿足一定的閥值條件,以使光子增益等于或大于光子的損耗。
半導體激光器工作原理是激勵方式,利用半導體物質(即利用電子)在能帶間躍遷發(fā)光,用半導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡,組成諧振腔,使光振蕩、反饋,產生光的輻射放大,輸出激光。
半導體激光器優(yōu)點:體積小、重量輕、運轉可靠、耗電少、效率高等。