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半導(dǎo)體激光器工作原理 半導(dǎo)體激光器和光纖激光器一樣嗎

摘要:半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管,是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器。那么半導(dǎo)體激光器和光纖激光器一樣嗎?兩者是不一樣的,主要區(qū)別在于它們發(fā)射激光的介質(zhì)材料不同。半導(dǎo)體二極管激光器是最實用最重要的一類激光器。它體積小、壽命長,轉(zhuǎn)換效率高、激光閾值低。半導(dǎo)體二極管激光器在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距以及雷達(dá)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

一、半導(dǎo)體激光器工作原理

半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵方式,利用半導(dǎo)體物質(zhì)(即利用電子)在能帶間躍遷發(fā)光,用半導(dǎo)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(chǎn)生光的輻射放大,輸出激光。

半導(dǎo)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(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)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(chǎn)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。

二、半導(dǎo)體激光器和光纖激光器一樣嗎

半導(dǎo)體激光器和光纖激光器是不一樣的。

1、介質(zhì)材料不同

光纖激光器和半導(dǎo)體激光器的區(qū)別就是他們發(fā)射激光的介質(zhì)材料不同。光纖激光器使用的增益介質(zhì)是光纖,半導(dǎo)體激光器使用的增益介質(zhì)是半導(dǎo)體材料,一般是砷化鎵,銦鎵申等。

2、發(fā)光機(jī)理不同

半導(dǎo)體激光器的發(fā)光機(jī)理是粒子在導(dǎo)帶和價帶之間躍遷產(chǎn)生光子,因為是半導(dǎo)體,所以使用電激勵即可,是直接的電光轉(zhuǎn)換。而光纖不能夠直接實現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換,需要用光來泵浦增益介質(zhì)(一般用激光二極管泵浦),它實現(xiàn)的是光光轉(zhuǎn)換。

3、散熱性能不同

光纖激光器散熱好,一般風(fēng)冷即可。半導(dǎo)體激光器受溫度影響非常大,當(dāng)功率較大時,需要水冷。

4、主要特性不同

光纖激光器的主要特性是器件體積小,靈活。激光輸出譜線多,單色性好,調(diào)諧范圍寬。并且其性能與光偏振方向無關(guān),器件與光纖的耦合損耗小。轉(zhuǎn)換效率高,激光閾值低。光纖的幾何形狀具有很低的體積和表面積,再加上在單模狀態(tài)下激光與泵浦可充分耦合。

半導(dǎo)體激光器易與其他半導(dǎo)體器件集成。具有的特性是可直接電調(diào)制;易于與各種光電子器件實現(xiàn)光電子集成;體積小,重量輕;驅(qū)動功率和電流較低;效率高、工作壽命長;與半導(dǎo)體制造技術(shù)兼容;可大批量生產(chǎn)。

5、應(yīng)用不同

光纖激光器主要應(yīng)用于激光光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標(biāo)激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍事國防安全、醫(yī)療器械儀器設(shè)備、大型基礎(chǔ)建設(shè),作為其他激光器的泵浦源等等。

半導(dǎo)體激光器在激光測距、激光雷達(dá)、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導(dǎo)和跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面有廣泛應(yīng)用。

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