半导体激光二极管的原理及参数
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半导体激光二极管的原理及参数


半导体激光二极管本质上是一个半导体二极管,按照PN结材料是否相同,可以把半导体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。同其它种类激光器相比,激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点,但其输出功率小(一般数mW),线性差、单色性不太好。

二极管的原理

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。

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. 阈值电流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阈值电流可低至10mA以下。
  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θ⊥:激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度,一般在15~40左右。
  5. 水平发散角θ∥:激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度,一般在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。
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