激光的产生在讲激光产生机理之前,先讲一下受激辐射。在光辐射中存在三种辐射过程,一是处于高能态的粒子自发向低能态跃迁,称之为自发辐射;二是处于高能态的粒子在外来光的激发下向低能态跃迁,称之为受激辐射;三是处于低能态的粒子吸收外来光的能量向高能态跃迁称之为受激吸收。自发辐射,即使是两个同时从某一高能态向低能态跃迁的粒子,它们发出光的相位、偏振状态、发射方向也可能不同,但受激辐射就不同,当位于高能态的粒子在外来光子的激发下向低能态跃迁,发出在频率、相位、偏振状态等方面与外来光子完全相同的光。在激光器中,发生的辐射就是受激辐射,它发出的激光在频率、相位、偏振状态等方面完全一样。任何的受激发光系统,即有受激辐射,也有受激吸收,只有受激辐射占优势,才能把外来光放大而发出激光。而一般光源中都是受激吸收占优势,只有粒子的平衡态被打破,使高能态的粒子数大于低能态的粒子数(这样情况称为离子数反转),才能发出激光。激光二极管具:有体积小、重量轻、耗电低、驱动电路简单、调制方便、耐机械冲击以及抗震动等优点。哪里有激光二极管生产企业
半导体激光二极管的常用参数有:(1)波长:即激光管工作波长,目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等(2)闻值电流Ith:即激光管开始产生激光振荡的电流,对一般小功率激光管而言,其值约在数十毫安,具有应变多量子阱结构的激光管闻值电流可低至10mA以(3)工作电流Iop:即激光管达到额定输出功率时的驱动电流,此值对于设计调试激光驱动电路较重要(4)垂直发散角9?:激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度,般在15?~40?左右。(5)水平发散角?:激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度,般在6?~10?左右。(6)监控电流Im:即激光管在额定输出功率时,在PIN管上流过的电流。激光二极管在计算机上的光盘驱动器,激光打印机中的打印头等小功率光电设备中得到了广大的应用。天津激光二极管有哪些如果激光二极管通过放大得到的增益(Gain)高于内部损耗和磁镜损耗,则产生振荡。即存在振荡电流阈值。
VCSEL采用三明治式结构,其中间只有20nm、1--3层的QW增益区,上、下各层是由多层外延生长薄膜形成的高反射率为100%的布拉格反射层,由此构成谐振腔。相干性极高的激光束***从其顶部激射出。多家厂商有1550nm低损耗窗口与低色散的可调谐VCSEL样品展示。1310nm的产品预计在今后1--2年内上市。可调谐的典型器件是将一只普通980nmVCSEL与微光机电系统的反射腔集成组合,由曲形顶镜、增益层、反射底镜等构成可产生中心波长为1550nm的可调谐结构,用一个静电控制电压将位于支撑薄膜上的顶端反射镜定位,改变控制电压就可调整谐振腔体间隙尺寸,从而达到调整输出波长的目的。在1528--1560nm范围连续可调谐43nm,经过2.5Gb/s传输500km实验无误码,边模抑制优于50dB。如果发射波长在1310--1550nm之间的VCSEL能够商业化生产,将会进一步促进光通信发展,使光网络更加靠近家庭。已有许多公司公布了这种波长的VCSEL原型机的一些技术数据。
发光二极管是一种特殊的二极管,发光二极管由半导体芯片组成,这些半导体材料会预先通过注入或掺杂等工艺以产生pn结结构。与其它二极管一样,发光二极管中电流可以轻易地从p极(阳极)流向n极(负极),而相反方向则不能。两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的方式释放出能量。它所发出的光的波长,及其颜色,是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。由于硅和锗是间接禁带材料,在这些材料中电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,所以硅和锗二极管不能发光。发光二极管所用的材料都是直接禁带型的,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。在发展初期,采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步,人们已经制造出可发出更短波长的、各种颜色的发光二极管。以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色:铝砷化稼(AlGaAs)-红色及红外线铝磷化稼(AlGaP)-绿色aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色磷砷化稼(GaAsP)-红色,橘红色,黄色主要种类编辑DFB-LDF-P(法布里-珀罗)腔LD已成为常规产品,向高可靠低价化方向发展。
激光二极管的结构随着技术和工艺的发展,目前实际使用的半导体激光二极管具有复杂的多层结构。图2为日本三洋公司的红光半导体激光二极管的结构。图3为小功率激光管剖视图,由图可见,激光芯片贴在用来散热的热沉上,在管座上靠近激光芯片下部封有PIN光电二极管图4为普通激光二极管的外形,由图可见,小功率激光管有三条引脚,这是因为在管内还封装有一个光电二极管,用于监控激光管工作电流。3.半导体激光二极管的常用参数有:(1)波长:即激光管工作波长,目前可作光电开关用的激光管波长有635nm650nm70nm690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等(2)值电流Ith:即激光管开始产生激光振荡的电流,对一般小功率激光管而言,其值同一芯片上集成多波长DFB-LD与外腔电吸收调制器的单芯片光源也在发展中。江苏哪里有激光二极管
半导体激光二极管的工作原理,理论上与气体激光器相同。哪里有激光二极管生产企业
上述由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时,一旦经过已发射的电子—空穴对附近,就能激励二者复合,产生新光子,这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时,就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光,这就是激光二极管的简单原理。随着技术和工艺的发展,目前实际使用的半导体激光二极管具有复杂的多层结构。常用的激光二极管有两种:①PIN光电二极管。它在收到光功率产生光电流时,会带来量子噪声。②雪崩光电二极管。它能够提供内部放大,比PIN光电二极管的传输距离远,但量子噪声更大。为了获得良好的信噪比,光检测器件后面须连接低噪声预放大器和主放大器。哪里有激光二极管生产企业
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