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二极管激光器 我有新说法
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二极管激光器中的P-N结由两个掺杂的砷化镓层形成。它有两个平端结构,平行于一端镜像(高度反射面)和一个部分反射。

1原理


激光二极管中的P-N结由两个掺杂的砷化镓层形成。它有两个平端结构,平行于一端镜像(高度反射面)和一个部分反射。要发射的光的波长与连接处的长度正好相关。当P-N结由外部电压源正向偏置时,电子通过结而移动,并像普通二极管那样重新组合。当电子与空穴复合时,光子被释放。这些光子撞击原子,导致更多的光子被释放。随着正向偏置电流的增加,更多的电子进入耗尽区并导致更多的光子被发射。终,在耗尽区内随机漂移的一些光子垂直照射反射表面,从而沿着它们的原始路径反射回去。反射的光子再次从结的另一端反射回来。光子从一端到另一端的这种运动连续多次。在光子运动过程中,由于雪崩效应,更多的原子会释放更多的光子。这种反射和产生越来越多的光子的过程产生非常强烈的激光束。在上面解释的发射过程中产生的每个光子与在能级,相位关系和频率上的其他光子相同。因此,发射过程给出单一波长的激光束。为了产生一束激光,必须使激光二极管的电流超过一定的阈值电平。低于阈值水平的电流迫使二极管表现为LED,发出非相干光。

2分类


激光二极管本质上是一个半导体二极管,按照P-N结材料是否相同,可以把激光二极管分为同质结、单异质结(SH)、双异质结(DH)和量子阱(QW)激光二极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低,输出功率高的优点,是目前市场应用的主流产品。作为元件材料,使用AlGaAs、InGaAlP、InGaN、ZnO等化合物半导体,由于LSI及Tr、Di等使用的Si跃迁概率(电流转变为光的概率)较差,因此不适用于激光二极管。

3主要技术参数


①波长:即激光管工作波长,可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
②阈值电流: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阈值电流可低至10mA以下。
③工作电流: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工作电压:是发出规定的光输出时需要的正向电压。
⑤光输出功率:大允许的瞬时光学功率输出。这适用于连续或脉冲操作模式。
⑥暗电流:光电二极管反向偏置时的泄漏电流。暗电流既取决于温度又取决于电压,理想的二极管/光电二极管在相反的方向上没有电流。

参考资料

1.  武德勇,吕文强,魏彬,高松信.高功率叠阵二极管激光器光束整形[J].强激光与粒子束,2014,26(10):38-42.
2.  王军阵,汪岳峰,白慧君.一种波长稳定可调的窄线宽外腔二极管激光器[J].中国激光,2014,41(12):12-15.


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