Halbleiterlaser, auch als Laserdioden bekannt, sind Laser, die Halbleitermaterialien als Arbeitsmaterialien verwenden. Es hat die Eigenschaften einer geringen Größe und einer langen Lebensdauer und kann einen einfachen Injektionsstrom verwenden, um seine Arbeitsspannung und seinen Strom zu pumpen, die mit integrierten Schaltkreisen kompatibel sind, so dass es monolithisch integriert werden kann.
Aufgrund dieser Vorteile sind Halbleiterdiodenlaser in der Laserkommunikation, optischen Speicherung, optischen Gyroskopen, Laserdruck, Entfernungsmessung und Radar weit verbreitet.
Das Prinzip der Laserlichtemission
Der Laser muss folgende Bedingungen erfüllen:
1. Die Bevölkerungsumkehr;
2. Es muss ein Resonanzhohlraum vorhanden sein, der die Rolle der optischen Rückkopplung spielen und Laserschwingungen bilden kann. Die Bildung verschiedener Formen, die einfachste ist die Fabry-Parrot-Resonanzhöhle.
3. Drittens muss der Laser die Schwellenbedingung erfüllen, dh der Gewinn muss größer sein als der Gesamtverlust.
Eigenschaften des Halbleiterlasers
Halbleiterlaser ist eine Art Laservorrichtung mit Halbleitermaterial als Arbeitssubstanz. Es wurde 1962 geboren. Zusätzlich zu den gemeinsamen Eigenschaften von Lasern bietet es folgende Vorteile:
(1) geringe Größe und geringes Gewicht;
(2) geringe Antriebsleistung und Strom;
(3) hohe Effizienz und lange Lebensdauer;
(4) Es kann direkt durch Elektrizität moduliert werden;
(5) Es ist leicht, eine optoelektronische Integration mit verschiedenen optoelektronischen Vorrichtungen zu realisieren;
(6) Kompatibel mit der Halbleiterherstellungstechnologie; Massenproduktion ist möglich.
Aufgrund dieser Eigenschaften haben Halbleiterlaser seit ihrer Einführung umfassende Aufmerksamkeit und Forschung aus der ganzen Welt erhalten. Es ist der am schnellsten wachsende und am weitesten verbreitete Laser der Welt, der erste, der das Labor zur Kommerzialisierung verlässt, und der größte Ausgabewert.
Funktionsprinzip des Halbleiterlasers
Das Arbeitsprinzip von Halbleiterlasern ist das Anregungsverfahren, bei dem Halbleitermaterialien (dh die Verwendung von Elektronen) zum Übergang zwischen Energiebändern verwendet werden, um Licht zu emittieren. Die Spaltfläche des Halbleiterkristalls bildet zwei parallele Spiegel als Spiegel, um einen Resonanzhohlraum zu bilden, der das Licht zum Schwingen und zur Rückkopplung bringt. Die Strahlung, die Licht erzeugt, wird verstärkt und Laserlicht wird ausgegeben.
Halbleiterlaser injizieren Ladungsträger. Für die Laseremission müssen drei Grundbedingungen erfüllt sein:
(1) Um eine ausreichende Populationsinversionsverteilung zu erzeugen, dh die Anzahl der Teilchen mit hohem Energiezustand ist ausreichend größer als die des Zustands mit niedriger Energie;
(2) Es gibt einen geeigneten Resonanzhohlraum, der eine Rückkopplungsfunktion spielen kann, so dass die stimulierten Emissionsphotonen proliferiert werden, wodurch eine Laseroszillation erzeugt wird;
(3) Eine bestimmte Schwellenbedingung muss erfüllt sein, damit der Photonengewinn gleich oder größer als der Photonenverlust ist.
