半導體激光器是(shi)指以半(ban)導體(ti)材料為工(gong)作物(wu)質的激(ji)(ji)(ji)光器，又稱半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)(ji)光二極管(LD)，是(shi)20世紀(ji)60年代(dai)發展起來(lai)的一種激(ji)(ji)(ji)光器。半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)(ji)光器的工(gong)作物(wu)質有(you)幾十種，例(li)如(ru)砷化(hua)鎵(GaAs)、硫化(hua)鎘(ge)(CdS)等(deng)，激(ji)(ji)(ji)勵方式(shi)主要有(you)電注(zhu)入式(shi)、光泵(beng)式(shi)和(he)高能電子束(shu)激(ji)(ji)(ji)勵式(shi)三種。
半導體激光器的的分類
半導體激(ji)光(guang)器(qi)(qi)的(de)的(de)分(fen)類(lei)標準(zhun)很多，因此根(gen)據(ju)不(bu)同的(de)分(fen)類(lei)標準(zhun)，其分(fen)類(lei)情況也各不(bu)相同，從材料(liao)、激(ji)射波長、激(ji)光(guang)器(qi)(qi)的(de)結構、輸出功率、應(ying)用領(ling)域來(lai)對激(ji)光(guang)器(qi)(qi)進行分(fen)類(lei)如下：
1、按波長分類
按激射的波長劃分，半導體激光器可分(fen)為(wei)可見(jian)(jian)光激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)、紅(hong)外波(bo)長(chang)激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)和遠紅(hong)外波(bo)長(chang)激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)三大類。可見(jian)(jian)光激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)有(you)發紅(hong)光的AIGaAs激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)(720～760nm)和InGaAIP激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)(630～680nm)，發藍綠光的InGaN激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)(400～490nm);紅(hong)外波(bo)長(chang)激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)有(you)0.98μm、1.3μm、1.48μm和1.55μm的GalnAsP激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi);遠紅(hong)外波(bo)長(chang)激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)有(you)InGaAs/AIAsSb量子級(ji)聯(QC)激(ji)(ji)(ji)(ji)光器(qi)(qi)等。
2、按輸出功率分類
按輸出功(gong)率的大小(xiao)來分，半(ban)導體激(ji)光(guang)器(qi)可分為小(xiao)功(gong)率(1～10mW)激(ji)光(guang)器(qi)和大功(gong)率(1～10W，甚至100W、1000W或更大)激(ji)光(guang)器(qi)。如(ru)按應用(yong)領域來分，半(ban)導體激(ji)光(guang)器(qi)則可分為傳感用(yong)激(ji)光(guang)器(qi)、光(guang)盤存儲用(yong)激(ji)光(guang)器(qi)、光(guang)纖(xian)通信用(yong)激(ji)光(guang)器(qi)、軍(jun)事用(yong)激(ji)光(guang)器(qi)等。
3、按輸出方式分類
半(ban)(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)按照激(ji)(ji)(ji)光(guang)輸(shu)(shu)出的形式劃分可分為：模(mo)塊捆綁(bang)式輸(shu)(shu)出半(ban)(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、插拔式輸(shu)(shu)出半(ban)(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、光(guang)纖輸(shu)(shu)出半(ban)(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)和窗口輸(shu)(shu)出半(ban)(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)等。
4、按材料分類
按半導體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)有源區的(de)(de)材(cai)料(liao)來分(fen)，大致可(ke)以分(fen)為三類。第(di)一類是(shi)(shi)m-V族(zu)材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)，如AIGaAs、GaInAsP、GaInAIP、InGaN、GaN等：第(di)二類是(shi)(shi)III-IV族(zu)材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)，如ZnSSe、Zn0等;第(di)三類是(shi)(shi)硅基材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)，是(shi)(shi)用(yong)(yong)金屬鍵合、異質結外(wai)延、直接生長等方式，把GaInAsP、GalnAIP或InP材(cai)料(liao)生長在Si基芯片上。在實際的(de)(de)應用(yong)(yong)中(zhong)，研究和(he)生產開發較多(duo)的(de)(de)是(shi)(shi)AIGaAs、GalnAsP和(he)GalnAIP激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)。
5、按結構分類
半(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)按結構不(bu)同(tong)(tong)，通常有幾(ji)種(zhong)(zhong)分(fen)類方式。如按有源區種(zhong)(zhong)類的不(bu)同(tong)(tong)，半(ban)導體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)可分(fen)為同(tong)(tong)質(zhi)結激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、單異質(zhi)結激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、雙異質(zhi)結激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、大光(guang)腔激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、分(fen)別(bie)限制(zhi)異質(zhi)結構激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、單量子(zi)(zi)阱激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、多量子(zi)(zi)阱激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)、量了(le)線激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)和量子(zi)(zi)點(dian)激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)。
6、按應用領域分類
半導體激(ji)光器按(an)照應用(yong)領域劃分(fen)可(ke)分(fen)為：航(hang)空航(hang)天(tian)、材料(liao)加工、生物化(hua)學(xue)、光纖通信(xin)、激(ji)光打印、光盤(pan)存儲、光傳感(gan)、醫療、軍事領域等方面。
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(ben)身體(ti)積大(da)小都在lmm3以下，非常小。即(ji)使包括(kuo)必要的散熱片和(he)電源裝(zhuang)置也能(neng)夠成為尺(chi)度非常小的小型(xing)系統。
2、可注(zhu)入(ru)激(ji)勵：僅用幾(ji)伏的電壓注(zhu)入(ru)毫安級的電流就能夠驅動。除(chu)電源裝(zhuang)置以外不需要(yao)其它的激(ji)勵設備(bei)和部件。電功率直接變(bian)換成光功率，能量(liang)效率高。
3、室溫(wen)下可連(lian)續(xu)振(zhen)蕩：在室溫(wen)附近的溫(wen)度范圍內大多數半導體(ti)激光器能夠(gou)連(lian)續(xu)振(zhen)蕩。
4、波(bo)長范圍(wei)寬：適當的選(xuan)擇材料和(he)合金比，在(zai)紅外和(he)可見光很寬的波(bo)長范圍(wei)內能(neng)夠(gou)實現(xian)任意(yi)波(bo)長的激光器。
5、可直(zhi)接調(diao)制(zhi)：把(ba)信號重疊(die)在驅動電流上，在直(zhi)流到G赫茲范圍內，可以(yi)調(diao)制(zhi)振蕩(dang)強度、頻率和相位。
6、相干性(xing)高：用(yong)單(dan)橫模(mo)的(de)激光(guang)(guang)器(qi)可(ke)以得到空間上(shang)相干性(xing)高的(de)輸出光(guang)(guang)。在(zai)分布(bu)反饋型(xing)(xing)(DFB)和分布(bu)布(bu)拉格(ge)反射型(xing)(xing)(DBR)激光(guang)(guang)器(qi)中能夠得到穩定的(de)單(dan)縱模(mo)激射，得到時間上(shang)的(de)高相干性(xing)。
7、能(neng)(neng)夠產生超短(duan)脈沖：采用增益開關和鎖模等(deng)方法，以簡單的系統(tong)結構能(neng)(neng)夠獲得從(cong)納秒到皮秒的超短(duan)脈沖。
8、可(ke)批量(liang)(liang)生產：由于是小型、層狀結構，可(ke)以用光刻(ke)和平面工藝(yi)技術制作，適宜于大量(liang)(liang)生產。
9、可靠性高：由于是(shi)單(dan)片(pian)狀(zhuang)，所(suo)以具有牢固的機械結構。
10、可(ke)單片集(ji)成化：能夠(gou)把同種(zhong)半(ban)導體激光(guang)器(qi)集(ji)成在同一(yi)襯(chen)底上。
半導體激光器的缺點：
1、溫度特性差：半導體激光器工(gong)作特性與溫度(du)(du)有顯著(zhu)的(de)關(guan)系(xi)，環境溫度(du)(du)變(bian)化可以引起激射頻(pin)率、閾(yu)值電流、輸出光功(gong)率等變(bian)化。
2、容易產生噪(zao)聲：因為是利用高濃(nong)度(du)的載流(liu)子(zi)，所以(yi)載流(liu)子(zi)的起伏會影響有(you)源區(qu)的折射(she)率(lv);諧振(zhen)器的長度(du)短，還采用了低反射(she)率(lv)的端(duan)面鏡子(zi)。所以(yi)激光振(zhen)蕩容易受(shou)到外部回光的影響。
3、輸出(chu)(chu)光(guang)發(fa)散(san)：輸出(chu)(chu)光(guang)由(you)端面以放射形式發(fa)出(chu)(chu)成為發(fa)散(san)光(guang)。要(yao)獲得平行(xing)光(guang)束必須要(yao)有外(wai)部(bu)透鏡。
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