半導體(ti) 激光器是用半導體(ti) 材料作為(wei) 工作物質的一類激光器，由於(yu) 物質結構上的差異，產(chan) 生激光的具體(ti) 過程比較特殊。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。 半導體(ti) 激光器件，可分為(wei) 同質結、單異質結、雙異質結等幾種。同質結激光器和單異質結激光器室溫時多為(wei) 脈衝(chong) 器件，而雙異質結激光器室溫時可實現連續工作。

儀(yi) 器簡介

　　半導體(ti) 激光器是以一定的半導體(ti) 材料做工作物質而產(chan) 生受激發射作用的器件.其工作原理是，通過一定的激勵方式，在半導體(ti) 物質的能帶（導帶與(yu) 價(jia) 帶）之間，或者半導體(ti) 物質的能帶與(yu) 雜質（受主或施主）能級之間，實現非平衡載流子的粒子數反轉，當處於(yu) 粒子數反轉狀態的大量電子與(yu) 空穴複合時，便產(chan) 生受激發射作用.半導體(ti) 激光器的激勵方式主要有三種，即電注入式，光泵式和高能電子束激勵式.電注入式半導體(ti) 激光器，一般是由GaAS(砷化镓),InAS（砷化銦），Insb（銻化銦）等材料製成的半導體(ti) 麵結型二極管，沿正向偏壓注入電流進行激勵，在結平麵區域產(chan) 生受激發射.光泵式半導體(ti) 激光器，一般用N型或P型半導體(ti) 單晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物質，以其他激光器發出的激光作光泵激勵.高能電子束激勵式半導體(ti) 激光器，一般也是用N型或者P型半導體(ti) 單晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質，通過由外部注入高能電子束進行激勵.在半導體(ti) 激光器件中，目前性能較好，應用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極管激光器.
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工作原理及特點

　　半導體(ti) 激光器工作原理是激勵方式，利用半導體(ti) 物質（即利用電子）在能帶間躍遷發光，用半導體(ti) 晶體(ti) 的解理麵形成兩(liang) 個(ge) 平行反射鏡麵作為(wei) 反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋、產(chan) 生光的輻射放大，輸出激光。　
半導體(ti) 激光器優(you) 點是體(ti) 積小，重量輕，運轉可靠，耗電少，效率高等。

封裝技術

技術介紹
半導體(ti) 激光器封裝技術大都是在分立器件封裝技術基礎上發展與(yu) 演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體(ti) 內(nei) ，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而半導體(ti) 激光器封裝則是完成輸出電信號，保護管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數，又有光參數的設計及技術要求，無法簡單地將分立器件的封裝用於(yu) 半導體(ti) 激光器。
發光部分
半導體(ti) 激光器的核心發光部分是由p型和n型半導體(ti) 構成的pn結管芯，當注入pn結的少數載流子與(yu) 多數載流子複合時，就會(hui) 發出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結區發出的光子是非定向的，即向各個(ge) 方向發射有相同的幾率，因此，並不是管芯產(chan) 生的所有光都可以釋放出來，這主要取決(jue) 於(yu) 半導體(ti) 材料質量、管芯結構及幾何形狀、封裝內(nei) 部結構與(yu) 包封材料，應用要求提高半導體(ti) 激光器的內(nei) 、外部量子效率。常規Φ5mm型半導體(ti) 激光器封裝是將邊長0.25mm的正方形管芯粘結或燒結在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點與(yu) 金絲(si) ，鍵合為(wei) 內(nei) 引線與(yu) 一條管腳相連，負極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然後其頂部用環氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(ce) 麵、界麵發出的光，向期望的方向角內(nei) 發射。頂部包封的環氧樹脂做成一定形狀，有這樣幾種作用：保護管芯等不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材料性質（摻或不摻散色劑），起透鏡或漫射透鏡功能，控製光的發散角；管芯折射率與(yu) 空氣折射率相關(guan) 太大，致使管芯內(nei) 部的全反射臨(lin) 界角很小，其有源層產(chan) 生的光隻有小部分被取出，大部分易在管芯內(nei) 部經多次反射而被吸收，易發生全反射導致過多光損失，選用相應折射率的環氧樹脂作過渡，提高管芯的光出射效率。用作構成管殼的環氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機械強度，對管芯發出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對光子逸出效率的影響是不同的，發光強度的角分布也與(yu) 管芯結構、光輸出方式、封裝透鏡所用材質和形狀有關(guan) 。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到半導體(ti) 激光器的軸線方向，相應的視角較小；如果頂部的樹脂透鏡為(wei) 圓形或平麵型，其相應視角將增大。
驅動電流
一般情況下，半導體(ti) 激光器的發光波長隨溫度變化為(wei) 0．2-0．3nm/℃，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮豔度。另外，當正向電流流經pn結，發熱性損耗使結區產(chan) 生溫升，在室溫附近，溫度每升高1℃，半導體(ti) 激光器的發光強度會(hui) 相應地減少1%左右，封裝散熱；時保持色純度與(yu) 發光強度非常重要，以往多采用減少其驅動電流的辦法，降低結溫，多數半導體(ti) 激光器的驅動電流限製在20mA左右。但是，半導體(ti) 激光器的光輸出會(hui) 隨電流的增大而增加，目前，很多功率型半導體(ti) 激光器的驅動電流可以達到70mA、100mA甚至1A級，需要改進封裝結構，全新的半導體(ti) 激光器封裝設計理念和低熱阻封裝結構及技術，改善熱特性。例如，采用大麵積芯片倒裝結構，選用導熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表麵積，焊料凸點的矽載體(ti) 直接裝在熱沉上等方法。此外，在應用設計中，PCB線路板等的熱設計、導熱性能也十分重要。
進入21世紀後，半導體(ti) 激光器的高效化、超高亮度化、全色化不斷發展創新，紅、橙半導體(ti) 激光器光效已達到100Im/W，綠半導體(ti) 激光器為(wei) 501m/W，單隻半導體(ti) 激光器的光通量也達到數十Im。半導體(ti) 激光器芯片和封裝不再沿龔傳(chuan) 統的設計理念與(yu) 製造生產(chan) 模式，在增加芯片的光輸出方麵，研發不僅(jin) 僅(jin) 限於(yu) 改變材料內(nei) 雜質數量，晶格缺陷和位錯來提高內(nei) 部效率，同時，如何改善管芯及封裝內(nei) 部結構，增強半導體(ti) 激光器內(nei) 部產(chan) 生光子出射的幾率，提高光效，解決(jue) 散熱，取光和熱沉優(you) 化設計，改進光學性能，加速表麵貼裝化SMD進程更是產(chan) 業(ye) 界研發的主流方向。

決(jue) 定波長的因素

　　半導體(ti) 光電器件的工作波長是和製作器件所用的半導體(ti) 材料的種類相關(guan) 的。半導體(ti) 材料中存在著導帶和價(jia) 帶，導帶上麵可以讓電子自由運動，而價(jia) 帶下麵可以讓空穴自由運動，導帶和價(jia) 帶之間隔著一條禁帶，當電子吸收了光的能量從(cong) 價(jia) 帶跳躍到導帶中去時，就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從(cong) 導帶跳回價(jia) 帶，又可以把電的能量變成光，這時材料禁帶的寬度就決(jue) 定了光電器件的工作波長。材料科學的發展使我們(men) 能采用能帶工程對半導體(ti) 材料的能帶進行各種精巧的裁剪，使之能滿足我們(men) 的各種需要並為(wei) 我們(men) 做更多的事情，也能使半導體(ti) 光電器件的工作波長突破材料禁帶寬度的限製擴展到更寬的範圍。
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腔長與(yu) 損耗的關(guan) 係

　　激光器的腔體(ti) 可以有諧振腔和外腔之分。在諧振腔裏，激光器的損耗有很多種類，比如偏折損耗，法布裏珀羅諧振腔就有較大偏折損耗，而共焦腔的偏折損耗較小，適合於(yu) 小功率連續輸出激光，還比如反轉粒子的無輻射躍遷損耗（這類損耗可以歸為(wei) 白噪聲）等等之類的，都是腔長長損耗大。激光器閾值電流不過就是能讓激光器起振的電流，諧振腔長短的不同可以使得閾值電流有所不同，半導體(ti) 激光器中，像邊發射激光器腔長較長，閾值電流相對較大，而垂直腔麵發射激光器腔長極短，閾值電流就非常低了。這些都不是一兩(liang) 句話可以說的清楚的，它們(men) 各自的速率方程也都不同，不是一兩(liang) 個(ge) 式子能解釋的。另外諧振腔長度不同也可以達到選模的作用，即輸出激光的頻率不同。#p#分頁標題#e#

發展概況

簡介
半導體(ti) 激光器又稱激光二極管(LD）。進入八十年代，人們(men) 吸收了半導體(ti) 物理發展的最新成果，采用了量子阱（QW）和應變量子阱（SL-QW）等新穎性結構，引進了折射率調製Bragg發射器以及增強調製Bragg發射器最新技術，同時還發展了MBE、MOCVD及CBE等晶體(ti) 生長技術新工藝，使得新的外延生長工藝能夠精確地控製晶體(ti) 生長，達到原子層厚度的精度，生長出優(you) 質量子阱以及應變量子阱材料。於(yu) 是，製作出的LD，其閾值電流顯著下降，轉換效率大幅度提高，輸出功率成倍增長，使用壽命也明顯加長。
A 小功率LD
用於(yu) 信息技術領域的小功率LD發展極快。例如用於(yu) 光纖通信及光交換係統的分布反饋(DFB）和動態單模LD、窄線寬可調諧DFB-LD、用於(yu) 光盤等信息處理技術領域的可見光波長（如波長為(wei) 670nm、650nm、630nm的紅光到藍綠光）LD、量子阱麵發射激光器以及超短脈衝(chong) LD等都得到實質性發展。這些器件的發展特征是：單頻窄線寬、高速率、可調諧以及短波長化和光電單片集成化等。
B 高功率LD
1983年，波長800nm的單個(ge) LD輸出功率已超過100mW，到了1989年，0.1mm條寬的LD則達到3.7W的連續輸出，而1cm線陣LD已達到76W輸出，轉換效率達39%。1992年，美國人又把指標提高到一個(ge) 新水平：1cm線陣LD連續波輸出功率達121W，轉換效率為(wei) 45%。現在，輸出功率為(wei) 120W、1500W、3kW等諸多高功率LD均已麵世。高效率、高功率LD及其列陣的迅速發展也為(wei) 全固化激光器，亦即半導體(ti) 激光泵浦（LDP）的固體(ti) 激光器的迅猛發展提供了強有力的條件。
近年來，為(wei) 適應EDFA和EDFL等需要，波長980nm的大功率LD也有很大發展。最近配合光纖Bragg光柵作選頻濾波，大幅度改善其輸出穩定性，泵浦效率也得到有效提高。
特點及應用範圍
半導體(ti) 二極管激光器是實用中最重要的一類激光器。它體(ti) 積小、壽命長，並可采用簡單的注入電流的方式來泵浦其工作電壓和電流與(yu) 集成電路兼容，因而可與(yu) 之單片集成。並且還可以用高達GHz的頻率直接進行電流調製以獲得高速調製的激光輸出。由於(yu) 這些優(you) 點，半導體(ti) 二極管激光器在激光通信、光存儲(chu) 、光陀螺、激光打印、測距以及雷達等方麵以及獲得了廣泛的應用。

發展過程

綜述
半導體(ti) 物理學的迅速發展及隨之而來的晶體(ti) 管的發明，使科學家們(men) 早在50年代就設想發明半導體(ti) 激光器，60年代早期，很多小組競相進行這方麵的研究。在理論分析方麵，以莫斯科列別捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最為(wei) 傑出。
早期研究
在1962年7月召開的固體(ti) 器件研究國際會(hui) 議上，美國麻省理工學院林肯實驗室的兩(liang) 名學者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）報告了砷化镓材料的光發射現象，這引起通用電氣研究實驗室工程師哈爾（Hall）的極大興(xing) 趣，在會(hui) 後回家的火車上他寫(xie) 下了有關(guan) 數據。回到家後，哈爾立即製定了研製半導體(ti) 激光器的計劃，並與(yu) 其他研究人員一道，經數周奮鬥，他們(men) 的計劃獲得成功。
像晶體(ti) 二極管一樣，半導體(ti) 激光器也以材料的p-n結特性為(wei) 基礎，且外觀亦與(yu) 前者類似，因此，半導體(ti) 激光器常被稱為(wei) 二極管激光器或激光二極管。
製造器件
早期的激光二極管有很多實際限製，例如，隻能在77K低溫下以微秒脈衝(chong) 工作，過了8年多時間，才由貝爾實驗室和列寧格勒（現在的聖彼得堡）約飛（Ioffe）物理研究所製造出能在室溫下工作的連續器件。而足夠可靠的半導體(ti) 激光器則直到70年代中期才出現。
半導體(ti) 激光器體(ti) 積非常小，最小的隻有米粒那樣大。工作波長依賴於(yu) 激光材料，一般為(wei) 0.6～1.55微米，由於(yu) 多種應用的需要，更短波長的器件在發展中。據報導，以Ⅱ～Ⅳ價(jia) 元素的化合物，如ZnSe為(wei) 工作物質的激光器，低溫下已得到0.46微米的輸出，而波長0.50～0.51微米的室溫連續器件輸出功率已達10毫瓦以上。但迄今尚未實現商品化。
光纖通信是半導體(ti) 激光可預見的最重要的應用領域，一方麵是世界範圍的遠距離海底光纖通信，另一方麵則是各種地區網。後者包括高速計算機網、航空電子係統、衛生通訊網、高清晰度閉路電視網等。但就目前而言，激光唱機是這類器件的最大市場。其他應用包括高速打印、自由空間光通信、固體(ti) 激光泵浦源、激光指示，及各種醫療應用等。
20世紀60年代初期的半導體(ti) 激光器是同質結型激光器，它是在一種材料上製作的pn結二極管在正向大電流注人下，電子不斷地向p區注人，空穴不斷地向n區注人.於(yu) 是，在原來的pn結耗盡區內(nei) 實現了載流子分布的反轉，由於(yu) 電子的遷移速度比空穴的遷移速度快，在有源區發生輻射、複合，發射出熒光，在一定的條件下發生激光，這是一種隻能以脈衝(chong) 形式工作的半導體(ti) 激光器.
第二階段
半導體(ti) 激光器發展的第二階段是異質結構半導體(ti) 激光器，它是由兩(liang) 種不同帶隙的半導體(ti) 材料薄層，如GaAs,GaAlAs所組成，最先出現的是單異質結構激光器（1969年）.單異質結注人型激光器（SHLD）是利用異質結提供的勢壘把注入電子限製在GaAsP一N結的P區之內(nei) ，以此來降低閥值電流密度，其數值比同質結激光器降低了一個(ge) 數量級，但單異質結激光器仍不能在室溫下連續工作.
1970年，實現了激光波長為(wei) 9000Å.室溫連續工作的雙異質結GaAs-GaAlAs（砷化稼一稼鋁砷）激光器.雙異質結激光器（DHL）的誕生使可用波段不斷拓寬，線寬和調諧性能逐步提高，其結構的特點是在P型和n型材料之間生長了僅(jin) 有0. 2 Eam厚的，不摻雜的，具有較窄能隙材料的一個(ge) 薄層，因此注人的載流子被限製在該區域內(nei) （有源區），因而注人較少的電流就可以實現載流子數的反轉.在半導體(ti) 激光器件中，目前比較成熟、性能較好、應用較廣的是具有雙異質結構的電注人式GaAs二極管激光器.
隨著異質結激光器的研究發展，人們(men) 想到如果將超薄膜（< 20nm）的半導體(ti) 層作為(wei) 激光器的激括層，以致於(yu) 能夠產(chan) 生量子效應，結果會(hui) 是怎麽(me) 樣?再加之由於(yu) MBE,MOCVD技術的成就，於(yu) 是，在1978年出現了世界上第一隻半導體(ti) 量子阱激光器（QWL），它大幅度地提高了半導體(ti) 激光器的各種性能.後來，又由於(yu) MOCVD,MBE生長技術的成熟，能生長出高質量超精細薄層材料，之後，便成功地研製出了性能更加良好的量子阱激光器，量子阱半導體(ti) 激光器與(yu) 雙異質結（DH）激光器相比，具有闌值電流低、輸出功率高，頻率響應好，光譜線窄和溫度穩定性好和較高的電光轉換效率等許多優(you) 點.
QWL在結構上的特點是它的有源區是由多個(ge) 或單個(ge) 阱寬約為(wei) 100人的勢阱所組成，由於(yu) 勢阱寬度小於(yu) 材料中電子的德布羅意波的波長，產(chan) 生了量子效應，連續的能帶分裂為(wei) 子能級.因此，特別有利於(yu) 載流子的有效填充，所需要的激射閱值電流特別低.半導體(ti) 激光器的結構中應用的主要是單、多量子阱，單量子阱（SQW）激光器的結構基本上就是把普通雙異質結（DH）激光器的有源層厚度做成數十nm以下的一種激光器，通常把勢壘較厚以致於(yu) 相鄰勢阱中電子波函數不發生交迭的周期結構稱為(wei) 多量子阱（MQW ).量子阱激光器單個(ge) 輸出功率現已大於(yu) 1w，承受的功率密度已達l OMW/cm3以上[c）而為(wei) 了得到更大的輸出功率，通常可以把許多單個(ge) 半導體(ti) 激光器組合在一起形成半導體(ti) 激光器列陣。因此，量子阱激光器當采用陣列式集成結構時，輸出功率則可達到l00w以上.近年來，高功率半導體(ti) 激光器（特別是陣列器件）飛速發展，已經推出的產(chan) 品有連續輸出功率5 W,1ow,20w和30W的激光器陣列.脈衝(chong) 工作的半導體(ti) 激光器峰值輸出功率50w. 120W和1500W的陣列也已經商品化.一個(ge) 4. 5 cm x 9cm的二維陣列，其峰值輸出功率已經超過45kW.峰值輸出功率為(wei) 350kW的二維陣列也已間世[3]#p#分頁標題#e#
發展方向
從(cong) 20世紀70年代末開始，半導體(ti) 激光器明顯向著兩(liang) 個(ge) 方向發展，一類是以傳(chuan) 遞信息為(wei) 目的的信息型激光器.另一類是以提高光功率為(wei) 目的的功率型激光器.在泵浦固體(ti) 激光器等應用的推動下，高功率半導體(ti) 激光器（連續輸出功率在100， 以上，脈衝(chong) 輸出功率在5W以上，均可稱之謂高功率半導體(ti) 激光器）在20世紀90年代取得了突破性進展，其標誌是半導體(ti) 激光器的輸出功率顯著增加，國外千瓦級的高功率半導體(ti) 激光器已經商品化，國內(nei) 樣品器件輸出已達到600W[61.如果從(cong) 激光波段的被擴展的角度來看，先是紅外半導體(ti) 激光器，接著是670nm紅光半導體(ti) 激光器大量進入應用，接著，波長為(wei) 650nm,635nm的問世，藍綠光、藍光半導體(ti) 激光器也相繼研製成功，10mw量級的紫光乃至紫外光半導體(ti) 激光器，也在加緊研製中[a}為(wei) 適應各種應用而發展起來的半導體(ti) 激光器還有可調諧半導體(ti) 激光器，‘’電子束激勵半導體(ti) 激光器以及作為(wei) “集成光路”的最好光源的分布反饋激光器(DFB一LD），分布布喇格反射式激光器（DBR一LD）和集成雙波導激光器.另外，還有高功率無鋁激光器（從(cong) 半導體(ti) 激光器中除去鋁，以獲得更高輸出功率，更長壽命和更低造價(jia) 的管子）、中紅外半導體(ti) 激光器和量子級聯激光器等等.其中，可調諧半導體(ti) 激光器是通過外加的電場、磁場、溫度、壓力、摻雜盆等改變激光的波長，可以很方便地對輸出光束進行調製.分布反饋（DF 式半導體(ti) 激光器是伴隨光纖通信和集成光學回路的發展而出現的，它於(yu) 1991年研製成功，分布反饋式半導體(ti) 激光器完全實現了單縱模運作，在相幹技術領域中又開辟了巨大的應用前景它是一種無腔行波激光器，激光振蕩是由周期結構（或衍射光柵）形成光藕合提供的，不再由解理麵構成的諧振腔來提供反饋，優(you) 點是易於(yu) 獲得單模單頻輸出，容易與(yu) 纖維光纜、調製器等輛合，特別適宜作集成光路的光源.
單極性注人的半導體(ti) 激光器是利用在導帶內(nei) （或價(jia) 帶內(nei) ）子能級間的熱電子光躍遷以實現受激光發射，自然要使導帶和價(jia) 帶內(nei) 存在子能級或子能帶，這就必須采用量子阱結構.單極性注人激光器能獲得大的光功率輸出，是一種商效率和超商速響應的半導體(ti) 激光器，並對發展矽基激光器及短波激光器很有利.量子級聯激光器的發明大大簡化了在中紅外到遠紅外這樣寬波長範圍內(nei) 產(chan) 生特定波長激光的途徑.它隻用同一種材料，根據層的厚度不同就能得到上述波長範圍內(nei) 的各種波長的激光.同傳(chuan) 統半導體(ti) 激光器相比，這種激光器不需冷卻係統，可以在室溫下穩定操作.低維（量子線和量子點）激光器的研究發展也很快，日本okayama的GaInAsP/Inp長波長量子線（Qw+）激光器已做到9OkCW工作條件下Im =6.A,l =37A/cm2並有很高的量子效率.眾(zhong) 多科研單位正在研製自組裝量子點（QD）激光器，目前該QDLD已具有了高密度，高均勻性和高發射功率[U1.由於(yu) 實際需要，半導體(ti) 激光器的發展主要是圍繞著降低闊值電流密度、延長工作壽命、實現室溫連續工作，以及獲得單模、單頻、窄線寬和發展各種不同激射波長的器件進行的.
麵發射器
20世紀90年代出現並特別值得一提的是麵發射激光器（SEL），早在1977年，人們(men) 就提出了所謂的麵發射激光器，並於(yu) 1979年做出了第一個(ge) 器件，1987年做出了用光泵浦的780nm的麵發射激光器.1998年GaInAIP/GaA。麵發射激光器在室溫下達到亞(ya) 毫安的網電流，8mW的輸出功率和11%的轉換效率[2）前麵談到的半導體(ti) 激光器，從(cong) 腔體(ti) 結構上來說，不論是F一P(法布裏一泊羅）腔或是DBR（分布布拉格反射式）腔，激光輸出都是在水平方向，統稱為(wei) 水平腔結構.它們(men) 都是沿著襯底片的平行方向出光的.而麵發射激光器卻是在芯片上下表麵鍍上反射膜構成了垂直方向的F一p腔，光輸出沿著垂直於(yu) 襯底片的方向發出，垂直腔麵發射半導體(ti) 激光器（VCSELS）是一種新型的量子阱激光器，它的激射闊值電流低，輸出光的方向性好，藕合效率高，通過陣列化分布能得到相當強的光功率輸出，垂直腔麵發射激光器已實現了工作溫度最高達71 `C。另外，垂直腔麵發射激光器還具有兩(liang) 個(ge) 不穩定的互相垂直的偏振橫模輸出，即x模和y模，目前對偏振開關(guan) 和偏振雙穩特性的研究也進入到了一個(ge) 新階段，人們(men) 可以通過改變光反饋、光電反饋、光注入、注入電流等等因素實現對偏振態的控製，在光開關(guan) 和光邏輯器件領域獲得新的進展。20世紀90年代末，麵發射激光器和垂直腔麵發射激光器得到了迅速的發展，且已考慮了在超並行光電子學中的多種應用.980mn,850nm和780nm的器件在光學係統中已經實用化.目前，垂直腔麵發射激光器已用於(yu) 千兆位以太網的高速網絡[21為(wei) 了滿足21世紀信息傳(chuan) 輸寬帶化、信息處理高速化、信息存儲(chu) 大容量以及軍(jun) 用裝備小型、高精度化等需要，半導體(ti) 激光器的發展趨勢主要在高速寬帶LD、大功率ID，短波長LD，盆子線和量子點激光器、中紅外LD等方麵.目前，在這些方麵取得了一係列重大的成果[].

應用情況

應用介紹
半導體(ti) 激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，由於(yu) 它的波長範圍寬，製作簡單、成本低、易於(yu) 大量生產(chan) ，並且由於(yu) 體(ti) 積小、重量輕、壽命長，因此，品種發展快，應用範圍廣，目前已超過300種，半導體(ti) 激光器的最主要應用領域是Gb局域網，850nm波長的半導體(ti) 激光器適用於(yu) ）1Gh/。局域網，1300nm -1550nm波長的半導體(ti) 激光器適用於(yu) 1OGb局域網係統[i1.半導體(ti) 激光器的應用範圍覆蓋了整個(ge) 光電子學領域，已成為(wei) 當今光電子科學的核心技術.半導體(ti) 激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光製導跟蹤、引燃引爆、自動控製、檢測儀(yi) 器等方麵獲得了廣泛的應用，形成了廣闊的市場。1978年，半導體(ti) 激光器開始應用於(yu) 光纖通信係統，半導體(ti) 激光器可以作為(wei) 光纖通信的光源和指示器以及通過大規模集成電路平麵工藝組成光電子係統.由於(yu) 半導體(ti) 激光器有著超小型、高效率和高速工作的優(you) 異特點，所以這類器件的發展，一開始就和光通信技術緊密結合在一起，它在光通信、光變換、光互連、並行光波係統、光信息處理和光存貯、光計算機外部設備的光禍合等方麵有重要用途.半導體(ti) 激光器的問世極大地推動了信息光電子技術的發展，到如今，它是當前光通信領域中發展最快、最為(wei) 重要的激光光纖通信的重要光源.半導體(ti) 激光器再加上低損耗光纖，對光纖通信產(chan) 生了重大影響，並加速了它的發展.因此可以說，沒有半導體(ti) 激光器的出現，就沒有當今的光通信.GaAs/GaAlA。雙異質結激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長距離、大容量的光信息傳(chuan) 輸係統無不都采用分布反饋式半導體(ti) 激光器（DFB一LD).半導體(ti) 激光器也廣泛地應用於(yu) 光盤技術中，光盤技術是集計算技術、激光技術和數字通信技術於(yu) 一體(ti) 的綜合性技術.是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存儲(chu) 手段，它需要半導體(ti) 激光器產(chan) 生的光束將信息寫(xie) 人和讀出.
常用器件
下麵我們(men) 具體(ti) 來看看幾種常用的半導體(ti) 激光器的應用：
量子阱半導體(ti) 大功率激光器在精密機械零件的激光加工方麵有重要應用，同時也成為(wei) 固體(ti) 激光器最理想的、高效率泵浦光源.由於(yu) 它的高效率、高可*性和小型化的優(you) 點，導致了固體(ti) 激光器的不斷更新.#p#分頁標題#e#
在印刷業(ye) 和醫學領域，高功率半導體(ti) 激光器也有應用.另外，如長波長激光器（1976年，人們(men) 用Ga[nAsP/InP實現了長波長激光器）用於(yu) 光通信，短波長激光器用於(yu) 光盤讀出.自從(cong) NaKamuxa實現了GaInN/GaN藍光激光器，可見光半導體(ti) 激光器在光盤係統中得到了廣泛應用，如CD播放器，DVD係統和高密度光存儲(chu) 器可見光麵發射激光器在光盤、打印機、顯示器中都有著很重要的應用，特別是紅光、綠光和藍光麵發射激光器的應用更廣泛.藍綠光半導體(ti) 激光器用於(yu) 水下通信、激光打印、高密度信息讀寫(xie) 、深水探測及應用於(yu) 大屏幕彩色顯示和高清晰度彩色電視機中.總之，可見光半導體(ti) 激光器在用作彩色顯示器光源、光存貯的讀出和寫(xie) 人，激光打印、激光印刷、高密度光盤存儲(chu) 係統、條碼讀出器以及固體(ti) 激光器的泵浦源等方麵有著廣泛的用途.量子級聯激光的新型激光器應用於(yu) 環境檢測和醫檢領域.另外，由於(yu) 半導體(ti) 激光器可以通過改變磁場或調節電流實現波長調諧，且已經可以獲得線寬很窄的激光輸出，因此利用半導體(ti) 激光器可以進行高分辨光譜研究.可調諧激光器是深入研究物質結構而迅速發展的激光光譜學的重要工具大功率中紅外（3.5lm)LD在紅外對抗、紅外照明、激光雷達、大氣窗口、自由空間通信、大氣監視和化學光譜學等方麵有廣泛的應用.
綠光到紫外光的垂直腔麵發射器在光電子學中得到了廣泛的應用，如超高密度、光存儲(chu) .近場光學方案被認為(wei) 是實現高密度光存儲(chu) 的重要手段.垂直腔麵發射激光器還可用在全色平板顯示、大麵積發射、照明、光信號、光裝飾、紫外光刻、激光加工和醫療等方麵I2）、如前所述，半導體(ti) 激光器自20世紀80年代初以來，由於(yu) 取得了DFB動態單縱模激光器的研製成功和實用化，量子阱和應變層量子阱激光器的出現，大功率激光器及其列陣的進展，可見光激光器的研製成功，麵發射激光器的實現、單極性注人半導體(ti) 激光器的研製等等一係列的重大突破，半導體(ti) 激光器的應用越來越廣泛，半導體(ti) 激光器已成為(wei) 激光產(chan) 業(ye) 的主要組成部分，目前已成為(wei) 各國發展信息、通信、家電產(chan) 業(ye) 及軍(jun) 事裝備不可缺少的重要基礎器件.
半導體(ti) 激光器在半導體(ti) 激光打標機中的應用：
半導體(ti) 激光器因其使用壽命長、激光利用效率高、熱能量比YAG激光器小、體(ti) 積小、性價(jia) 比高、用電省等一係列優(you) 勢而成為(wei) 2010年熱賣產(chan) 品，e網激光生產(chan) 的國產(chan) 半導體(ti) 激光器的出現，加速了以半導體(ti) 激光器為(wei) 主要耗材的半導體(ti) 激光機取代YAG激光打標機市場份額的步伐。

其他資料

　　——---朗訊科技公司下屬研發機構貝爾實驗室的科學家們(men) 近日成功研製出世界上首款能夠在紅外波長光譜範圍內(nei) 持續可*地發射光的新型半導體(ti) 激光器。新設備克服了原有寬帶激光發射過程中存在的缺陷，在先進光纖通信和感光化學探測器等領域有著廣闊的潛在應用。相關(guan) 的製造技術可望成為(wei) 未來用於(yu) 光纖的高性能半導體(ti) 激光器的基礎。
----有關(guan) 新激光器性質的論文刊登2002年2月21日出版的《自然》雜誌上。文章主要作者、貝爾實驗室物理學家Claire Gmachl斷言：“超寬帶半導體(ti) 激光器可用來製造高度敏感的萬(wan) 用探測器，以探測大氣中的細微汙染痕跡，還可用於(yu) 製造諸如呼吸分析儀(yi) 等新的醫療診斷工具。”
----半導體(ti) 激光器是一種非常方便的光源，具備緊湊、耐用、便攜和強大等特點。然而，典型半導體(ti) 激光器通常為(wei) 窄帶設備，隻能以特有波長發出單色光。相比之下，超寬帶激光器具有顯著的優(you) 勢，可以同時在更寬的光譜範圍內(nei) 選取波長。製造出可在範圍廣泛的操作環境下可*運行的超寬帶激光器正是科學家們(men) 長久以來追求的一個(ge) 目標。
----為(wei) 了研製出新型的激光器，貝爾實驗室科學家們(men) 采用了650餘(yu) 種光子學中使用的標準半導體(ti) 材料，並將其疊放在一起組成一個(ge) “多層三明治”。這些層麵共分為(wei) 36組，其中不同層麵組在感光屬性方麵有著細微的差別，並在特有的短波長範圍內(nei) 生成光，同時與(yu) 其他各組之間保持透明. 所有這些層麵組結合在一起，就能發射出寬帶激光。
----新型激光器隸屬於(yu) 一種稱為(wei) 量子瀑布（QC）激光器的高性能半導體(ti) 激光器。QC激光器由Federico Capasso和AlfredCho及其同事於(yu) 1994年在貝爾實驗室發明，其操作過程非常類似於(yu) 一道電子瀑布。當電流通過激光器時，電子瀑布將沿著能量階梯奔流而下；每當其撞擊一級階梯時，就會(hui) 放射出紅外光子。這些紅外光子在包含電子瀑布的半導體(ti) 共振器內(nei) 前後反射，從(cong) 而激發出其他光子。這一放大過程將產(chan) 生出很高的輸出能量。
----超寬帶激光器可在6~8微米紅外波長範圍產(chan) 生1.3瓦的峰值能量。Gmachl指出：“從(cong) 理論上講，波長範圍可以更寬或更窄。選擇6~8微米範圍波長發射激光，目的是更令人信服地演示我們(men) 的想法。未來，我們(men) 可以根據諸如光纖應用等具體(ti) 應用的特定需求量身定製激光器。”

常用參數

　　半導體(ti) 激光器的常用參數可分為(wei) ：波長、閾值電流Ith 、工作電流Iop 、垂直發散角θ⊥、水平發散角θ∥、監控電流Im。
（1）波長：即激光管工作波長，目前可作光電開關(guan) 用的激光管波長有635nm、650nm、670nm、激光二極管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
（2）閾值電流Ith ：即激光管開始產(chan) 生激光振蕩的電流，對一般小功率激光管而言，其值約在數十毫安，具有應變多量子阱結構的激光管閾值電流可低至10mA以下。
（3）工作電流Iop ：即激光管達到額定輸出功率時的驅動電流，此值對於(yu) 設計調試激光驅動電路較重要。
（4）垂直發散角θ⊥：激光二極管的發光帶在垂直PN結方向張開的角度，一般在15˚~40˚左右。
（5）水平發散角θ∥：激光二極管的發光帶在與(yu) PN結平行方向所張開的角度，一般在6˚~ 10˚左右。
（6）監控電流Im ：即激光管在額定輸出功率時，在PIN管上流過的電流。
激光二極管在計算機上的光盤驅動器，激光打印機中的打印頭，條形碼掃描儀(yi) ，激光測距、激光醫療，光通訊，激光指示等小功率光電設備中得到了廣泛的應用，在舞台燈光、激光手術、激光焊接和激光武器等大功率設備中也得到了應用。

工業(ye) 激光設備用半導體(ti) 激光器

　　工業(ye) 激光設備上用的半導體(ti) 激光器一般為(wei) 1064nm、532nm、808nm，功率從(cong) 幾瓦到幾千瓦不等。一般在激光打標機上使用的是1064nm的，而532nm的則是綠激光。