什么是半導體激光器？分類有哪些？工作原理介紹

近年來，隨著科學技術的發展，對半導體激光器的需求日益增多，除在軍事、醫療、工業等領域發揮著重要作用外，日常生活中也逐漸能看到半導體激光器的應用。那么，什么是半導體激光器呢?有哪些類型?工作原理是怎樣的?本文將具體介紹。

1.半導體激光器

半導體激光器(semiconductor laser，SL)也被稱為半導體激光二極管(LD，Laser Diode)，是指以半導體材料為工作物質，利用半導體中的電子躍遷引起光子受激發射而產生的光振蕩和光放大，從而產生激光，起源于上世紀60年代。

2.半導體激光器工作原理

半導體激光器作為一種相干輻射光源，與其他激光器一樣，也必須具備三個基本條件才能使其產生相干輻射，即：

(1)有源區內載流子的反轉分布

(2)有一個合適的諧振腔使受激輻射可以得到多次反饋形成激光振蕩

(3)電流注入必須滿足一定的閾值條件

其以半導體材料(砷化鎵、磷化銦等)作為激光工作物質，通過一定的激勵方式使半導體增益介質的能帶或雜質能級之間實現粒子數反轉，處于粒子數反轉狀態的大量電子與空穴復合時便產生受激發射作用，并利用半導體晶體的解理面形成的反射鏡組成諧振腔，光在諧振腔內來回反射，不斷被放大而產生振蕩，最終實現光的輻射放大和激光輸出。

3.半導體激光器分類

根據發射方式，半導體激光器可分為面發射半導體激光器與變發射半導體激光器;根據調制方式，半導體激光器可分為直接調制半導體激光器和外調制半導體激光器。

根據光子類型不同，半導體激光器可分為能量光子、信息光子和顯示光子，具體子分類及應用領域如下：

4.半導體激光器的特點

(1)自動發光

導體寬帶和電子價率在其中都有一定量的放射性氣體電子和輻射空穴源，它們都是在熱平衡的激發條件下(或者說是在其中一定量的電子注入源和電流源的激發條件下)被占據。導帶中擁有著大量的電子，價帶中擁有著空穴，它們會在后者中進行疊加，這種疊加存在著一定的隨機性，也就是說不定期不定時的進行結合，結合后會產生較高的能量，這種能量會以光子的方式進行釋放，這一過程被統稱為自發射傳輸。特別是在某些情況下，由于半導體正常處于被激發狀態且其導帶的電子密度非常大，自發地發射而產生光子的可能性也非常大。它是研究半導體發光二極管工作原理的重要依據。

(2)促進光吸收

在光子攜帶著能量與半導體接觸的情況下，這份光能就會進行傳遞，若在傳遞的過程中與電子相遇，就會加快電子的運動，讓電子更迅速的與空穴配對，配對成功也就意味著對輸入的這份光能進行了完全的吸收。

(3)通過激光發射

如果合適的高能量的入射光子通過激發使得價帶電子中的一個電子和在價帶電子中的一個空穴電子結合，這將直接導致價帶上的電子發射另外一個入射光子，則這個釋放出來的光子就可能會具有與入射光相同的許多物理化學特性(包括例如發射頻率，相位，極化等)，這種轉換的過渡叫做激光輻射。例如，當外部給出一種共振狀態條件，它就會進行放大入射光或者成為一種能進行自發射的激光儀。

以上梳理了半導體激光器的定義、分類、工作原理及特點等，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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