
半导体激光器的基本结构和原理
2024-02-20 09:26:47
晨欣小编
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半导体激光器是一种利用半导体材料产生激光的器件,广泛应用于通信、医疗、工业加工等领域。其基本结构包括p-n结、有源区、耦合区和波导区四部分。
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首先是p-n结,即半导体激光器中的p型和n型半导体材料之间形成的结构。p型半导体中富集正电荷载流子,n型半导体中富集负电荷载流子,在p-n结处形成电子-空穴复合区。当外加电压加在p-n结上时,电子从n区向p区迁移,空穴从p区向n区迁移,使得p-n结中的电子和空穴重新结合,释放出能量,从而产生光子。
其次是有源区,是半导体激光器中最重要的部分,也称为激光发射区。在有源区中,通过电流注入形成激发态,使电子和空穴重新组合并发射光子。有源区一般为多量子阱结构,可以增强电子和空穴的重新组合效率,提高激光器的输出功率和效率。
耦合区是将电流输入至有源区的部分,起到将电流均匀注入有源区的作用。同时,耦合区也可以起到限制光场传播的作用,使得激光器的输出更加稳定和准确。
最后是波导区,用来限制激光的传播范围,提高激光器的单模输出性能。波导区通常采用折射率比较高的材料,在其中激光通过总反射和波导效应限制光场的传播范围,从而实现单模输出。
总的来说,半导体激光器通过电子-空穴的复合释放能量产生光子,经过有源区和波导区的处理,最终实现稳定高效的激光输出。随着科技的发展,半导体激光器将会在更多领域发挥重要作用,为人类社会的发展带来更多便利和可能性。