半導體激光器是(shi)指以半(ban)導(dao)體材料(liao)為工作(zuo)物質的激(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)，又稱半(ban)導(dao)體激(ji)(ji)光(guang)二(er)極管(guan)(LD)，是(shi)20世(shi)紀60年代發展起來的一種(zhong)激(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)。半(ban)導(dao)體激(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)的工作(zuo)物質有幾十種(zhong)，例如(ru)砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)等，激(ji)(ji)勵(li)方式(shi)主(zhu)要(yao)有電注(zhu)入式(shi)、光(guang)泵(beng)式(shi)和高能電子束激(ji)(ji)勵(li)式(shi)三種(zhong)。
半導體激光器的的分類
半導體激(ji)(ji)(ji)光器的的分(fen)類(lei)標準(zhun)(zhun)很多，因此根據不同的分(fen)類(lei)標準(zhun)(zhun)，其分(fen)類(lei)情況(kuang)也各不相(xiang)同，從材(cai)料、激(ji)(ji)(ji)射波長、激(ji)(ji)(ji)光器的結構(gou)、輸出功率、應(ying)用(yong)領(ling)域來對激(ji)(ji)(ji)光器進(jin)行分(fen)類(lei)如下：
1、按波長分類
按激射的波長劃分，半導體激光器可(ke)分為可(ke)見光(guang)(guang)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)、紅外(wai)波長(chang)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)和(he)遠(yuan)紅外(wai)波長(chang)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)三大類(lei)。可(ke)見光(guang)(guang)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)有發(fa)紅光(guang)(guang)的(de)AIGaAs激光(guang)(guang)器(qi)(qi)(720～760nm)和(he)InGaAIP激光(guang)(guang)器(qi)(qi)(630～680nm)，發(fa)藍綠光(guang)(guang)的(de)InGaN激光(guang)(guang)器(qi)(qi)(400～490nm);紅外(wai)波長(chang)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)有0.98μm、1.3μm、1.48μm和(he)1.55μm的(de)GalnAsP激光(guang)(guang)器(qi)(qi);遠(yuan)紅外(wai)波長(chang)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)有InGaAs/AIAsSb量(liang)子級(ji)聯(lian)(QC)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)等。
2、按輸出功率分類
按輸出功(gong)率的(de)大小來分(fen)(fen)，半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)可(ke)分(fen)(fen)為小功(gong)率(1～10mW)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)和大功(gong)率(1～10W，甚至100W、1000W或更(geng)大)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)。如(ru)按應用(yong)(yong)領域(yu)來分(fen)(fen)，半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)則可(ke)分(fen)(fen)為傳感(gan)用(yong)(yong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、光(guang)(guang)(guang)盤存儲用(yong)(yong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、光(guang)(guang)(guang)纖(xian)通信用(yong)(yong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、軍事用(yong)(yong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)等。
3、按輸出方式分類
半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光器(qi)按照激(ji)(ji)(ji)光輸(shu)出(chu)的形式劃分(fen)可分(fen)為：模塊捆綁式輸(shu)出(chu)半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光器(qi)、插拔式輸(shu)出(chu)半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光器(qi)、光纖(xian)輸(shu)出(chu)半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光器(qi)和窗口輸(shu)出(chu)半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光器(qi)等。
4、按材料分類
按(an)半(ban)導體激(ji)光(guang)(guang)器有源區的材(cai)料(liao)來分(fen)，大致(zhi)可以分(fen)為三類。第一類是(shi)m-V族材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)(guang)器，如AIGaAs、GaInAsP、GaInAIP、InGaN、GaN等：第二類是(shi)III-IV族材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)(guang)器，如ZnSSe、Zn0等;第三類是(shi)硅基材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)(guang)器，是(shi)用金屬鍵(jian)合(he)、異質結(jie)外延、直(zhi)接生(sheng)長(chang)(chang)等方式，把GaInAsP、GalnAIP或InP材(cai)料(liao)生(sheng)長(chang)(chang)在(zai)Si基芯片上(shang)。在(zai)實際的應用中，研究和生(sheng)產(chan)開發較(jiao)多的是(shi)AIGaAs、GalnAsP和GalnAIP激(ji)光(guang)(guang)器。
5、按結構分類
半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)按(an)結構(gou)不同(tong)，通常有幾種(zhong)分類方式。如按(an)有源區(qu)種(zhong)類的不同(tong)，半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)可分為同(tong)質結激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、單異質結激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、雙異質結激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、大光(guang)(guang)腔激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、分別限制異質結構(gou)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、單量子阱(jing)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、多量子阱(jing)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、量了線激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)和量子點(dian)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)。
6、按應用領域分類
半導體激(ji)(ji)光(guang)器(qi)按(an)照(zhao)應用領(ling)域(yu)劃分可分為：航空航天、材料加工、生物(wu)化學、光(guang)纖通(tong)信、激(ji)(ji)光(guang)打印、光(guang)盤(pan)存儲、光(guang)傳(chuan)感、醫療、軍事領(ling)域(yu)等(deng)方(fang)面。
半導體激光器的優缺點
半導體激光器的優點：
1、體積小、重量輕：幾乎所有的半導體激光器其器件本身體積大小(xiao)都(dou)在(zai)lmm3以下，非常小(xiao)。即使包括必要的(de)散(san)熱片(pian)和(he)電源(yuan)裝置也能(neng)夠成為尺度非常小(xiao)的(de)小(xiao)型系統。
2、可(ke)注入激(ji)勵：僅用幾伏的電(dian)(dian)壓注入毫安級的電(dian)(dian)流就(jiu)能(neng)夠(gou)驅動。除電(dian)(dian)源裝置(zhi)以外不需要(yao)其它(ta)的激(ji)勵設備和部件。電(dian)(dian)功率直(zhi)接變換成光(guang)功率，能(neng)量效率高。
3、室溫(wen)下可連(lian)續振蕩(dang)：在(zai)室溫(wen)附近(jin)的溫(wen)度范(fan)圍內大多數半導(dao)體激光器(qi)能夠(gou)連(lian)續振蕩(dang)。
4、波長(chang)(chang)范圍寬：適當的選擇材料和合金比，在紅(hong)外和可見光(guang)很寬的波長(chang)(chang)范圍內(nei)能夠實現任意波長(chang)(chang)的激光(guang)器。
5、可直(zhi)接調制：把(ba)信號重疊在驅動電流上，在直(zhi)流到G赫茲范圍內，可以調制振蕩強(qiang)度、頻率和(he)相位。
6、相(xiang)干(gan)性(xing)高：用單橫(heng)模(mo)的(de)激(ji)光(guang)器(qi)可以得(de)到(dao)空間(jian)(jian)上相(xiang)干(gan)性(xing)高的(de)輸出光(guang)。在分布(bu)反饋型(DFB)和分布(bu)布(bu)拉格反射型(DBR)激(ji)光(guang)器(qi)中(zhong)能夠得(de)到(dao)穩定的(de)單縱(zong)模(mo)激(ji)射，得(de)到(dao)時(shi)間(jian)(jian)上的(de)高相(xiang)干(gan)性(xing)。
7、能夠產生超短(duan)脈沖(chong)：采用增益開(kai)關和鎖模(mo)等方法，以簡單的系統結(jie)構(gou)能夠獲得從納秒到皮秒的超短(duan)脈沖(chong)。
8、可批量(liang)生產(chan)：由于(yu)是小型、層狀結構(gou)，可以用光(guang)刻和平面工藝(yi)技術制作(zuo)，適(shi)宜于(yu)大量(liang)生產(chan)。
9、可靠(kao)性高：由于是單片(pian)狀(zhuang)，所以具有牢固(gu)的機械(xie)結構。
10、可(ke)單(dan)片集成化：能夠把同(tong)種(zhong)半(ban)導體激(ji)光器集成在同(tong)一襯底上。
半導體激光器的缺點：
1、溫度特性差：半導體激光器工作特性與溫(wen)度(du)有顯著(zhu)的關系，環境溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)可以引起激(ji)射頻率、閾值電(dian)流(liu)、輸出光功率等變(bian)化(hua)。
2、容(rong)(rong)易(yi)產生噪(zao)聲(sheng)：因為(wei)是利用(yong)高濃度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)載流(liu)子(zi)，所以(yi)載流(liu)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)起(qi)伏(fu)會影響有源區的(de)(de)(de)(de)(de)折射率;諧振(zhen)器的(de)(de)(de)(de)(de)長度(du)(du)短(duan)，還采用(yong)了低反射率的(de)(de)(de)(de)(de)端面鏡子(zi)。所以(yi)激光振(zhen)蕩(dang)容(rong)(rong)易(yi)受到外部回(hui)光的(de)(de)(de)(de)(de)影響。
3、輸出光發(fa)散(san)：輸出光由端面(mian)以放射形式發(fa)出成為(wei)發(fa)散(san)光。要獲得平行光束(shu)必須(xu)要有外(wai)部透鏡。
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