半导体激光器及其应用

     半导体激光器发展迅速，已成为世界上发展快的一门激光技术。由于半导体激光器的一些特点，使得它目前在各个领域中应用非常广泛，受到世界各国的高度重视。博泰小编带大家了解半导体激光器及其应用的相关知识。

一、半导体激光器

半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的 Pn 结或 Pin 结为工作物质的一种小型化激光器。半导体激光工作物质有几十种，半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式 、光泵式和高能电子束激励式。绝大多数半导体激光器的激励方式是电注入，即给 Pn 结加正向电压，以使在结平面区域产生受激发射 ，也就是说是个正向偏置的二极管 。

二、半导体激光器的工作原理

1.增益条件:建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布，在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带 ，必须在两个能带区域之间 ，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注入必要的载流子来实现， 将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去 。

2.要实际获得相干受激辐射 ，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。

3.为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值时，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，形成激光而连续地输出。

三、半导体激光器的应用

1.在产业和技术方面的应用

1）光纤通信。半导体激光器是光纤通信系统的实用化光源，光纤通信已成为当代通信技术的主流。

2) 光盘存取。半导体激光已经用于光盘存储器，其优点是存储的声音、文字和图象信息量很大。采用蓝、绿激光能够大大提高光盘的存储密。

3) 光谱分析。远红外可调谐半导体激光器已经用于环境气体分析，监测大气污染、汽车尾气等。在工业上可用来监测气相淀积的工艺过程。

4) 光信息处理。半导体激光器已经用于光信息理系统。表面发射半导体激光器二维阵列是光并行处理系统的理想光源，将用于计算机和光神经网络。

5) 激光微细工。借助于Q开关半导体激光器产生的高能量超短光冲，可对集成电路进行切 割、打孔等。

6) 激光报警器。半导体激光报警器用途 甚广，包括防盗报警、水位报警、车距报警等。

7) 激光打印机。高功率半导体激光器已经用于激光打印机。采用蓝、绿激光能够大大提高打印速度和分辨率。

8) 激光条码扫描器。半导体激光条码扫描器已经广泛用于商品的销售，以及图书和档案的管理。

9) 泵浦固体激光器。这是高功率半导体激光器的一个重要应用，采用它来取代原来的氛灯，可以构成全固态激光系统。

10) 高清晰度激光电视。不久的将来，没有阴极射线管的半导体激光电视机可以 投放市场，它利用红、蓝、绿三色激光，估计其耗电量比现有的电视机低20%。

2.在医疗和生命科学研究方面的应用

1)激光手术治疗。半导体激光已经用于软组织切除，组织接合、凝固和汽化。普通外科、整形外科、皮肤科、泌尿科、妇产科等，均广泛地采用了这项技术。

2)激光动力学治疗。将对肿瘤有亲合性的光敏物质有选择地聚集于癌组织内，通过半导体激光照射，使癌组织产生活性氧，旨在使其坏死而对健康组织毫无 损害。

3)生命科学研究。使用半导体激光的“光镊”，可以扑捉活细胞或染色体并移至 任意位置，已经用于促进细胞合成，细胞相互作用等研究，还可以作为法医取证的诊断技术。