什么是激光二极管

时间:2023年07月20日 来源:

产生激光的三个条件是:实现粒子数反转、满足阐值条件和谐振条件。产生光的受激发射的首要条件是粒子数反转,在半导体中就是要把价带内的电子抽运到导带。为了获得离子数反转,通常采用重掺杂的 P 型和N 型材料构成 PN 结,这样在外加电压作用下,在结区附近就出现了离子数反转一在高费米能级 EFC 以下导带中贮存着电子,而在低费米能级 EFV 以上的价带中贮存着空穴。实现粒子数反转是产生激光的必要条件,但不是充分条件。要产生激光,还要有损耗极小的谐振腔,谐振腔的主要部分是两个互相平行的反射镜,***物质所发出的受激辐射光在两个反射镜之间来回反射,不断引起新的受激辐射,使其不断被放大。只有受激辐射放极管是如常用的电子元件之一,它比较大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过。什么是激光二极管

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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。安徽激光二极管品牌半导体激光二极管的工作原理,理论上与气体激光器相同。.

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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。

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。激光二极管注入电流在临界电流密度以下时,发光机制主要自发放射,光谱分散广,频宽大约在100到500埃之间。

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激光二极管一、激光的产生机理二极管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,一时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。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。山东激光二极管联系方式

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激光二极管包括单异质结(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,是市场应用的主流产品。同激光器相比,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,线性差、单色性不太好,使其在有线电视系统中的应用受到很大限制,不能传输多频道,高性能模拟信号。在双向光接收机的回传模块中,上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源。单个激光发射器提供的功率输出范围可以从毫瓦到几瓦。每个激光发射器既可单独使用,也能组合成激光二极管条,用于固态激光器的光泵浦,或集成到激光二极管模组中,满足各种应用需求。新特光电的分高功率激光二极管产品提供丰富的波长选择(覆盖760nm-2800nm)以及多种封装规格(TO-3,TO-5,Butterfly等),并可根据具体应用要求提供波长及封装定制服务。什么是激光二极管

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