第5章 半导体中的辐射和吸收-1
第五章半导体中的光辐射和光吸收
5.1 辐射复合和非辐射复合
5.1.1 辐射复合
5.1.1
5.1.2 非辐射复合
5.2光辐射和光吸收的关系
吸念
5.2.1 光辐射和光吸收的基本概念
5.2.2黑体辐射普朗克黑体辐射定律
5.2.3 爱因斯坦关系式
5.2.4 半导体中受激辐射的必要条件
5.2.5 净受激发射的速率
5.2.6 两个能级间的光吸收系数
5.3 跃迁几率
5.3.1费米黄金准则
5.3.2矩阵元
5.4半导体中的态密度
5.5半导体中的光吸收和光发射
5.5.1 吸收系数
5.5.2 自发辐射和受激辐射速率
5.6 半导体中的光增益
56半中的
1
~150μm Emitting spot
Stripe contact
激光的三个基本要素
~0.5μm
Dielectric (oxide)
产生激光的物质粒子数反转heterojunctions
~250μm 谐振腔
受激发射，光子同电子相互作用时，电子的能量发生变化，发射出新的同样的光子。激光器必须满足的三个基本条件：能产生激光的物质：具有一定的能级或能带结构、载流子1，能产生激光的物质：具有定的能级或能带结构、载流子复合速率等特性，为受激发射提供物质基础。
2，粒子数反转：粒子由低能态抽运至高能态，并且高能态中的粒子数远远大于该温度下平衡态时的粒子数出现反转的粒子数远远大于该温度下平衡态时的粒子数，出现反转。3，谐振腔：正反馈使其获得足够大的增益，克服内部和端面的损耗，产生激光振荡。谐振腔为受激发射的光子选择模式和进行光放大
式和进行光放大。2
51
5.1 辐射复合和非辐射复合
图5.1 电子在能级间的跃迁
(a)受激吸收、(b)受激发射、(c)自发发射、(d)发热等。
受激吸收受激发射自发发射发热等
52
图5.2 电子在半导体能带间的跃迁
3
4，激子复合
晶体中的电子和空穴可以稳定地结合在一起，形成一个中性“准粒子”：激子。
“准粒子”激子
依据激子在晶体中能否自由运动分为自由激子和束缚激子。
激子的稳定性依赖于温度、电场、载流子浓度等。温度较激子的稳定性依赖于温度电场载流子浓度等温度较高时，激子谱线由于声子散射等原因而变宽。在电场的作，，。，用下，激子效应也将减弱，甚至失效。载流子浓度很大时，由于自由电荷的屏蔽作用，激子也可能分解。总之，激子束的束缚能较大时，激子比较稳定。
激子复合发光是一种重要的发光机制，在一些间接带半导体和低维结构制成的发光二极管中起着关键性的作用。
在带边光谱的长波边有一些非常临近的光谱峰—激子光谱。
在带边光谱的长波边有些非常临近的光谱峰激子光谱激子复合是一种非常特殊的辐射复，效率可以相当高，在半导体发光中起着重要的作用。
半导体发光中起着重要的作用
6
等电子陷阱复合
5，等电子陷阱复合
如果晶体中的某个原子被同一族的其他原子所替代，就形成
等电子杂质。原子的电子数相同，是电中性的。但是，电等电子杂质。原子的电子数相同是电中性的。但是电
负性和原子半径不相同，就会产生一个势场，可以俘获电
子或空穴。我们将这种形成的陷阱称之为等电子陷阱。
例如，对于GaP半导体中的N和Bi杂质，由于N、P、Bi的电
负性别 3.0、2.1、1.9，当杂质N取代晶格上的P之，负性分别为之后，N比P有更强的获得电子的倾向，则可吸引一个导带的电子而成为负离子—电子陷阱；当杂质Bi取代晶格上的P之后，Bi比P有更强的给出电子的倾向，则可吸引价带的一个空穴而成为正离子—空穴陷阱。
等电子杂质不会象施主和受主那样，产生长程作用的Coulomb势，但却存在有由核心力引起的短程作用势，从而可形成载流子的束缚态—陷阱能级。
陷阱能级
7
实验证实，还有两个等电子杂质联合起来形成的成对等电子陷阱，例如GaP 中的对N-N ，成对的N-N 可以有不同的距离分别表示处于第一近邻第二近离，(N-N)i ，i=1，2，??????分别表示处于第一近邻、第二近邻??????等的N-N 对等电子陷阱。
半导体中最近邻的施主受主对是更为复杂的等电子杂质-受主对是更为复杂的等电子杂质，例如GaP 中的Zn-O 对及Cd-O 对，尽管不是等电子杂质，但是构成类似于晶体中的中性分子。它们也以短程作用成。用束缚电子，构成等电子陷阱。
等电子陷阱通过短程的势场俘获电子，形成等电子等电子陷阱通过短的势俘获电子(或空穴)，成等电子陷阱上的束缚激子。它们是局域化的，根据测不准关系，它们在动量空间的波函数相当弥散，电子和空穴的波函数有大的交叠，因而能够实现准直接跃迁，从而使辐射复合几率显著提高。
8
5125.1.2非辐射复合1、多声子跃迁
声子(phonon)就是“晶格振动的简正模能量量子。”
(p )。晶体中原子或分子按一定的规律排列在晶格上，原子总是围绕着其平衡位置在作不断的振动，同时原子间通过相互作用而联系在起可以近似为弹性力原子各自的振动牵用而联系在一起，可以近似为弹性力。原子各自的振动牵动周围的原子，使振动以弹性波的形式在晶体中传播。声子并不是一个真正的粒子，不能脱离固体存在。有相互作用的声子数不守恒，并且声子只是格波激发的量子，在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。声子的化学势为零，属于玻色子，服从玻色-爱因斯坦统计。声子本身，，服爱。声并不具有物理动量，但是携带有准动量，并具有能量。晶体中的电子与空穴复合时，可以激发多个声子，释放出其能量由于发光半导体的1eV 左右而个声子的能量，由于发光半导体的通常在1 eV 左右，而一个声子的能量 0.06 eV 。因此，电子-空穴复合可以通过杂质、缺陷、界面态产生多声子跃迁。多声子跃迁是一个几率很低的多级过程
级过程。9
2、俄歇复合
俄歇效应是一个有三粒子参与、涉及四个能级的非辐射复合的效应。在半导体中，电子与空穴复合时，把能量或者动量，通过碰撞转移给第三个粒子，第三个粒子跃迁者动量通过碰撞转移给第三个粒子第三个粒子跃迁到更高能态，并与晶格反复碰撞后失去能量。这种复合过程叫俄歇复合.整个过程中能量守恒，动量也守恒。
俄歇复合有三种：(1)带间过程，(2)声子参与的俄歇过程，
带间过程声子参与的俄歇过程
(3)陷阱参与的俄歇过程。
半导体中几种带间和杂质能级参与的俄歇复合过程
10
半导体中的三种不同的带间俄歇复合过程
半导体中带间俄歇复合过程主要有CCHC、CHHS和CHHL 三种。C表示导带，H和L分别表示重空穴带和轻空穴带，S表示自旋-轨道分裂带。
轨道分裂带
11
3、表面复合和界面态复合
晶体表面的晶格中断，产生悬链，能够产生高浓度的深的或晶体表面的晶格中断产生悬链能够产生高浓度的深的或浅的能级，它们可以充当复合中心。表面复合是通过表
面的跃迁连续进行的，不会产生光子，因而是非辐射复
，，
合。
，
由于异质结材料的晶格常数的不同，异质结构的界面处总会有晶格失配的存在，因而一定有界面态。晶格失配度越
大，界面态的密度就高。在能带图上，这些界面态同样
也是一些深能级。如果电子-空穴对通过这些深能级复合，就不能够发射光子，而是发射多声子。因此，界面态复
合是非辐射复合
合是非辐射复合。
12
5.2光辐射和光吸收的关系
52
5.2.1 光辐射和光吸收的基本概念
1，自发辐射
自发辐射
处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，
同时辐射出一个光子，这种辐射过程叫做自发辐射。
自发辐射是不受外界辐射场影响的自发过程，各个
原子在自发跃迁过程中是彼此无关的，不同原子产
原子在自发跃迁过程中是彼此无关的不同原子产
生的自发辐射光在频率、相位、偏振方向及传播方
向都是任意的，没有一致的规律。
2，受激辐射
受激辐射
在外来光子的作用下，处于高能级的电子会跃迁到低能级，并发出与外来光子的特性完全相同的另光
能级并发出与外来光子的特性完全相同的另一光
子。这种辐射不同于自发辐射，是在外来光子激发
下发射出来的，称为受激辐射。受激辐射的光谱窄，相位致有偏振方向输出功率大
相位一致，有偏振方向，输出功率大。
13
入射一个光子引起一个激发原子受激跃迁，辐射出两个同样入射一个光子引起一个激发原子受激跃迁辐射出两个同样的光子。同样地，这两个同样的光子又去激励其它激发
，
原子发生受激跃迁，获得更多的同样光子。在合适条件下(提供泵浦的新能量和提供正反馈的谐振腔)，入射光子就可以象雪崩一样得到放大，辐射出大量波长、相位、方向等性能都相同的光子，这个过程就是光放大。所有方向等性能都相同的光子这个过程就是光放大所有的激光器都是建立在这种光放大的工作原理基础上的，因，受是子理。
因此，受激辐射是光子器件的物理基础
3，受激吸收
，
在外来光子的作用下，处于低能级的电子受到该光子的激发向上跃迁到高能级，并吸收外来光子的能量，改变电子的能级位置，形成电子-空穴对。这一过程不产生新的光子，只是消耗被吸收光子的能量而改变电子的能级的位置，我们将这一过程称之为受激吸收。
置我们将这一过程称之为受激吸收
14
522
5.2.2黑体辐射
所谓黑体是指能够全部吸收入射的任何频率的电磁波的理想物体。
物体
平衡时物质具有一定的温度，可以用一个温度来描述光和物质的相互作用，描述这关系的便是普拉克发布（Plank 的作关系的普拉（Pl k
distribution）。在特定温度下。黑体辐射出它的最大能量。经典理论不能够解析黑体辐射曲线。德国物理学家马克斯·普论
朗克提出一个假设：这些辐射只能是一些不连续的值，即电子振动的频率只能取一定值，而且辐射出的能量与其振电子振动的频率只能取一定值而且辐射出的能量与其振动频率成正比[7]。普朗克得出黑体辐射能量分布的公式，并且同黑体辐射实验的结果完全符合，证明了电子的能级是量子化，为量子力学奠定了基础。普朗克为此成为量子力学的开创人，成为20世纪最重要的物理学家之一，他以其对物理学的杰出贡献获得1918年诺贝尔物理奖。
年诺贝尔物理奖
15
动量的三个分量为：
(512)
x
x
k
p
=
=(5.12)
k为一系列分立的数值
y
y
k
p
z
z
k
p
=
x
、k
y
和k
z
为系列分立的数值，
因此光子的能量也为一系列的分立
值，称之为能态。进一步计算这些
能态的数量，推导出单位体积中该
能态的数量，即态密度。
k空间中单位立方
体及其边界示图
波矢是非常重要的观念,
(5.13)
z
z
y
y
x
x
a
k
a
k
a
k
k
+
+
=
式中、和分别为空间中x、y和z三个方向上的单位矢量。
(5.10)式为波矢三个分量的数学表达式，图5.5 为其单位立
方和它的界面示意图
x
a
y
a
z
a
方和它的界面示意图。)
18
可以看出：
k k 3)/2l π（空间中单位立方体的体积= (5.14)可以认为：空间中，只要(5.10)式给出的的数值是允许
k l k x /2π= k k ()的，体积为V k 的容积内能够存在的各种的数量等于边长为的立方体的总个数。可通过空间中之间的能态数目求出态密度假定个薄的球k k ?+dk k 24πk 和之间的能态数目求出态密度。假定一个薄的球壳的体积为，空间中的单位密度反比于(5.14)式dk
k l k dN 234)2/2)(ππ（=k 给出的单位数。因此，空间中的状态数目为其体积乘以密度：(5.15)式中因子2是计及同样动量的光子的两个不同偏振状态的结果。在第4章中，这两个偏振状态分别为横电场模（TE ））依据以上分析我们得出态密度等3V l =22=和横磁场模（TM ）。依据以上分析，我们得出态密度等于单位体积内的状态的数目：
dk k k dN )/)(π（(5.16)
19
5 电动习题答案 郭硕鸿 第五章
第五章 电磁波的辐射 1. 若把麦克斯韦方程组的所有矢量都分解为无旋的(纵场)和无散的(横场)两部分,写出E 和B 的这两部分在真空中所满足的方程式,并证明电场的无旋部分对应于库仑场。 解: 首先将电磁场分成两部分: (1) (2)(3)L T L T L T E E E B B B J J J ?=+?=+??=+? 其中角标L 表示纵场角标T 表示横场。所以有: ????????? ??=??=??=??=??=??=??T ) 9(0 )8(0)7(0 )6(0)5(0 )4(0 T T L L L J B E J B E 将 （1）（3） 代入电荷守恒定律有: 0)(0=??++???=??+??T t J J t J L ρρ （10） 由（9）得:
0L J t ρ???+=?? 将（1）（2）（3）代入真空中的麦氏方程组得 ()(11) ()()(12)()0(13) ()(14) 000000E E L B B L E E L t B B L E E L B B J J L L t t ρεμμμεμε? ??+=?T ???+?T ??+=-?T ?? ???+=?T ? ???T ??+=+++?T T ??? 由(11) 及(7)式得: 0ερ =??L E (15) 由(13)及(8)式得: 0B L =?? (16) 由（5）、（16）及横场定义（8）知0L B = 将(16)及(4)式代入(12)得 t B E ??- =??T T (17) 将(5)式代入(10)式得: 0)(0=????+??L L E t J ε 0L (E )0L J t ε????+=? (18) 由（8）式及（4）式得
垂直腔面发射激光器的研究进展及其应用.
标题: 垂直腔面发射激光器的研究进展及其应用 发信站: 紫金飞鸿(2002年01月09日16:06:43 星期三, 站内信件 垂直腔面发射激光器的研究进展及其应用 王莉陈弘达潘钟黄永箴吴荣汉 ( 中国科学院半导体研究所北京100083 摘要:垂直腔面发射激光器VCSEL 具有常规半导体激光器不可比拟的优点其光束是园形的易于实现与光纤的高效耦合VCSEL 的有源区尺寸可做得非常小以获得高封装密度和低阈值电流适宜的设计可将激光二极管制成简单的单片集成二维列阵以实现二维光数据处理所用的激光源芯片生长后无须解理封装即可进行在片实验由于VCSEL 的优良性能从而获得了国内外科技界企业界的高度关注本文对这种器件的性能开发现状及应用作简要的概述关键词垂直腔面发射激光器光纤通信光网络光互连 1 引言 近年来由于人们对于超长距离超高速千兆比特/秒(Gbit/s及至兆兆比特/秒(Tbit/s光纤网络的需求对于高性能低成本光互联网的需求以及对于光学存贮密度的不断提高的要求使一种极其优秀的异型半导体激光器垂直腔面发射激光器(VCSEL应运而生1979年东京工业大学的Iga 提出了垂直腔面发射激光器的思想并于1988 年研制出首枚VCSEL 器件自诞生之日起其优异的性能就获得了人们的青睐科学家们以极大的热情投身到它的研究和开发中去使其蓬勃发展短短的十几年来其波长材料结构应用领域都得到迅猛发展部份产品进入市场据美国Cousultancy ElectroniCast 公司最近预测[1] 仅就用于全球消费的VCSE L 基光收发机而言2003 年VCSEL 将达到11.43 亿美元2008 年将达到近60 亿美元 2 垂直腔面发射激光器性能及结构 2 . 1 垂直腔面发射激光器的特性 垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser 简称VCSEL及其阵列是一种新型半导体激光器它是光子学器件在集成化方面的重大突破VCSEL 与
大功率半导体激光器件最新发展现状分析
大功率半导体激光器件最新发展现状分析 1 引言 半导体激光器由于具有体积小、重量轻、效率高等众多优点，诞生伊始一直是激光领域的关注焦点，广泛应用于工业、军事、医疗、通信等众多领域。但是由于自身量子阱波导结构的限制，半导体激光器的输出光束质量与固体激光器、CO2激光器等传统激光器相比较差，阻碍了其应用领域的拓展。近年来，随着半导体材料外延生长技术、半导体激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术的飞速发展，特别是在直接半导体激光工业加工应用以及大功率光纤激光器抽运需求的推动下，具有大功率、高光束质量的半导体激光器飞速发展，为获得高质量、高性能的直接半导体激光加工设备以及高性能大功率光纤激光抽运源提供了光源基础。 2 大功率半导体激光器件最新进展 作为半导体激光系统集成的基本单元，不同结构与种类的半导体激光器件的性能提升直接推动了半导体激光器系统的发展，其中最为主要的是半导体激光器件输出光束发散角的降低以及输出功率的不断增加。 2.1 大功率半导体激光器件远场发散角控制 根据光束质量的定义，以激光光束的光参数乘积（BPP）作为光束质量的衡量指标，激光光束的远场发散角与BPP成正比，因此半导体激光器高功率输出条件下远场发散角控制直接决定器件的光束质量。从整体上看，半导体激光器波导结构导致其远场光束严重不对称。快轴方向可认为是基模输出，光束质量好，但发散角大，快轴发散角的压缩可有效降低快轴准直镜的孔径要求。慢轴方向为多模输出，光束质量差，该方向发散角的减小直接提高器件光束质量，是高光束半导体激光器研究领域关注的焦点。 在快轴发散角控制方面，如何兼顾快轴发散角和电光效率的问题一直是该领域研究热点，尽管多家研究机构相续获得快轴发散角仅为3o，甚至1o的器件，但是基于功率、光电效率及制备成本考虑，短期内难以推广实用。2010年初，德国费迪南德-伯恩研究所(Ferdinand-Braun-Inst itu te)的P. Crump等通过采用大光腔、低限制因子的方法获得了30o快轴发散角（95%能量范围），光电转换效率为55%，基本达到实用化器件标准。而目前商用高功率半导体激光器件的快轴发散角也由原来的80o左右（95%能量范围）降低到50o以下，大幅度降低了对快轴准直镜的数值孔径要求。 在慢轴发散角控制方面，最近研究表明，除器件自身结构外，驱动电流密度与热效应共同影响半导体激光器慢轴发散角的大小，即长腔长单元器件的慢轴发散角最易控制，而在阵列器件中，随着填充因子的增大，发光单元之间热串扰的加剧会导致慢轴发散角的增大。2009年，瑞士Bookham公司制备获得的5 mm腔长，9XX nm波段10 W商用器件，成功将慢轴发散角（95%能量范围）由原来的10o～12o降低到7o左右；同年，德国Osram公司、美国相干公司制备阵列器件慢轴发散角（95%能量范围）也达7o水平。 2.2 半导体激光标准厘米阵列发展现状 标准厘米阵列是为了获得高功率输出而在慢轴方向尺度为1 cm的衬底上横向并联集成多个半导体激光单元器件而获得的半导体激光器件，长期以来一直是大功率半导体激光器中最常用的高功率器件形式。伴随着高质量、低缺陷半导体材料外延生长技术及腔面钝化技术的提高，现有CM Bar的腔长由原来的0.6～1.0 mm增大到2.0～5.0mm，使得CM Bar输出功率大幅度提高。2008年初，美国光谱物理公司Hanxuan Li等制备的5 mm腔长，填充因子为83%的半导体激光阵列，利用双面微通道热沉冷却，在中心波长分别为808 nm，940 nm，980 nm处获得800 W/bar，1010W/bar，950 W/bar的当前实验室最高CM Bar连续功率输出水平。此外，德国的JENOPTIK公司、瑞士的Oclaro公司等多家半导体激光供应商也相续制备获得千瓦级半导体激光阵列，其中Oclaro公司的J. Müller等更是明确指出，在现有技术
放射卫生学复习题
第一章作用于人体的电离辐射 1、天然本底照射的类型： 主要有宇宙辐射、宇生放射性核素辐射、原生放射性核素辐射（陆地辐射）(源自百度百科) 2、各种类型的放射性核素致成人年有效剂量：（数据源自课件，与往年数据有异） 1)天然辐射（总计）：2.4mSv 宇宙射线：0.38mSv 宇生放射性核素：0.01 mSv （14C是12μSv，22Na是0.15μSv，3H是0.01μSv，7Be是0.03μSv ）原生放射性核素：外照射0.46mSv，内照射（Rn除外）0.23 mSv 氡及其子体： 1.2 mSv（室内:1.0mSv；室外:0.095mSv） 吸入照射：1.26 mSv，食入照射0.29mSv 2)人工辐射源：医学照射（X射线诊断）：0.4mSv 大气层核试验：0.005mSv 切尔诺贝利核电站事故：0.002mSv 核能发电0.0002mSv 人工辐射源对职业人员的照射年有效剂量：0.6mSv 3、人类活动增加的辐射： 磷酸盐加工（对居民产生的剂量贡献最大）、金属矿石加工、铀矿开采、锆砂、钛色素生产、化石燃料、石油和天然气提取、建材、钍化合物、废金属工业、含铀的矿物质存放 4、被确定为职业照射的人类活动增加的辐射是：机组人员所受的宇宙辐射 5、新建房屋和已建房屋，氡及其短寿命子体的浓度限值是多少？ 关注的是222Rn，年平均值为400Bq/立方米，新建住房年平均值≦100Bq/立方米，已建住房年平均值≦200Bq/立方米 6、理解天然辐射和人工辐射 天然辐射源：自然界存在的能释放出放射线的物质 人工辐射源：人工生产的能释放电离辐射的装置或经加工提炼的天然辐射源 7、理解地球辐射带、地磁纬度效应 地球辐射带指地球周围空间大量高能带电粒子的聚集区，又称为Vallen辐射带 地磁纬度效应：在赤道有最小的辐射强度和剂量率，而接近地磁两极处则最大 8、何为宇生放射性核素和原生放射性核素 宇生放射性核素：宇宙射线与大气层粒子相互作用产生的放射性核素，如3H、7Be、14C 及22Na等。 原生放射性核素：自地球形成以来就存在于地壳中的放射性核素。如40K、238U系、232Th 系 9、理解确定性效应和随机性效应 确定性效应：效应的发生存在剂量阈值，效应的严重程度与剂量有关的一类辐射效应。如放射性皮肤损伤、生育障碍。 随机性效应：效应的发生不存在剂量阈值，发生几率与剂量成正比，严重程度与剂量无关的一类辐射效应。主要指致癌效应和遗传效应。 第二章辐射防护目的与三原则 10、放射卫生防护的三项基本原则是什么，以及它们之间的关系？
半导体激光器的研究
半导体激光器的研究 半导体激光器是近年来应用非常广泛的一种激光器。在本实验中我们将对半导体激光器的主要发光器件——激光二极管（LD）进行全面的实验研究。 【实验内容】 1．激光二极管（LD）的伏安特性测量。 2．LD的发光强度与电流的关系曲线测量。 3*．LD发光光谱分布测量。 4*．LD发光偏振特性分析。 【实验仪器】 激光二极管，电压表，电流表，激光功率计，分光计，格兰—泰勒棱镜等
阅读材料 半导体激光器件 按照半导体器件功能的基本结构可分为：注入复合发光，即电—光转换；光引起电动势效应，即光—电变换。这里主要讨论前者。 半导体激光光源是半导体激光器发射的激光。它是以半导体材料作为激光工作物质的一类激光器，亦称激光二极管，英文缩写为LD。与其相对应的非相干发光二极管，英文缩写为LED。它具有工作电压低、体积小、效率高、寿命长、结构简单、价格便宜以及可以高速工作等一系列优点。可采用简单的电流注入方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而有可能与之单片集成；并且还可用高达吉赫(109 Hz)的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，LD在激光通信、光纤通信、光存储、光陀螺、激光打印、光盘录放、测距、制导、引信以及光雷达等方面已经获得了广泛应用，大功率LD 可用于医疗、加工和作为固体激光器的泵浦源等。 半导体激光器自1962年问世以来，发展极为迅速。特别是进入20世纪80年代，借用微电子学制作技术(称为外延技术)，现已大量生产半导体激光器。以半导体LD条和LD堆为代表的高功率半导体激光器品种繁多，应有尽有。 1 概述 1）半导体激光器的分类 从半导体激光器的发射的激光看，可分为半导体结型二极管注入式激光器和垂直腔表面发射半导体激光器两种类型；而从结型看，又可分为同质结和异质结两类；从制造工艺看，又可为一般半导体激光器、分布反馈式半导体激光器和量子阱半导体激光器激光器；另外，为了提高半导体激光器的输出功率，增大有源区，将其做成列阵式，又可分为单元列阵、一维线列阵、二维面阵等。 2）半导体激光器的工作原理 半导体激光器与其它激光器没有原则区别，只是因工作物质不同，而有其自身的特点。图示给出了GaAs激光器的外形及其管芯结构，在激光器的外壳上有一个输出激光的小窗口，激光器的电极供外接电源用，外壳内是激光器管芯，管芯形状有长方形、台面形、电极条形等多种。它的核心部分是PN结。半导体激光器PN结的两个端面是按晶体的天然晶面剖切开的，称为解理面，这两个表面极为光滑，可以直接用作平行反射镜面，构成激光谐振腔。激光可以从某一侧解理面输出，也可由两侧输出。 半导体材料是一种单晶体，各原子最外层的轨道互相重叠，导致半导体能级不再是分
第5章 半导体中的辐射和吸收-1
第五章半导体中的光辐射和光吸收 5.1 辐射复合和非辐射复合 5.1.1 辐射复合 5.1.1 5.1.2 非辐射复合 5.2光辐射和光吸收的关系 吸念 5.2.1 光辐射和光吸收的基本概念 5.2.2黑体辐射普朗克黑体辐射定律 5.2.3 爱因斯坦关系式 5.2.4 半导体中受激辐射的必要条件 5.2.5 净受激发射的速率 5.2.6 两个能级间的光吸收系数 5.3 跃迁几率 5.3.1费米黄金准则 5.3.2矩阵元 5.4半导体中的态密度 5.5半导体中的光吸收和光发射 5.5.1 吸收系数 5.5.2 自发辐射和受激辐射速率 5.6 半导体中的光增益 56半中的 1
~150μm Emitting spot Stripe contact 激光的三个基本要素 ~0.5μm Dielectric (oxide) 产生激光的物质粒子数反转heterojunctions ~250μm 谐振腔 受激发射，光子同电子相互作用时，电子的能量发生变化，发射出新的同样的光子。激光器必须满足的三个基本条件：能产生激光的物质：具有一定的能级或能带结构、载流子1，能产生激光的物质：具有定的能级或能带结构、载流子复合速率等特性，为受激发射提供物质基础。 2，粒子数反转：粒子由低能态抽运至高能态，并且高能态中的粒子数远远大于该温度下平衡态时的粒子数出现反转的粒子数远远大于该温度下平衡态时的粒子数，出现反转。3，谐振腔：正反馈使其获得足够大的增益，克服内部和端面的损耗，产生激光振荡。谐振腔为受激发射的光子选择模式和进行光放大 式和进行光放大。2
51 5.1 辐射复合和非辐射复合 图5.1 电子在能级间的跃迁 (a)受激吸收、(b)受激发射、(c)自发发射、(d)发热等。 受激吸收受激发射自发发射发热等 52 图5.2 电子在半导体能带间的跃迁 3
半导体激光器
半导体激光器 半导体激光器又称激光二极管[1](LD)。进入八十年代，人们吸收了半导体物理发展的最新成果，采用了量子阱(QW)和应变量子阱(SL-QW)等新颖性结构，引进了折射率调制Bragg发射器以及增强调制Bragg发射器最新技术，同时还发展了MBE、MOCVD及CBE等晶体生长技术新工艺，使得新的外延生长工艺能够精确地控制晶体生长，达到原子层厚度的精度，生长出优质量子阱以及应变量子阱材料。于是，制作出的LD，其阈值电流显著下降，转换效率大幅度提高，输出功率成倍增长，使用寿命也明显加长。 A 小功率LD 用于信息技术领域的小功率LD发展极快。例如用于光纤通信及光交换系统的分布反馈(DFB)和动态单模LD、窄线宽可调谐DFB-LD、用于光盘等信息处理技术领域的可见光波长(如波长为670nm、650nm、630nm的红光到蓝绿光)LD、量子阱面发射激光器以及超短脉冲LD等都得到实质性发展。这些器件的发展特征是：单频窄线宽、高速率、可调谐以及短波长化和光电单片集成化等。 B 高功率LD 1983年，波长800nm的单个LD输出功率已超过100mW，到了1989年，0.1 mm条宽的LD则达到3.7W的连续输出，而1cm线阵LD已达到76W输出，转换效率达39%。1992年，美国人又把指标提高到一个新水平：1cm线阵LD连续波输出功率达121W，转换效率为45%。现在，输出功率为120W、1500W、3kW等诸多高功率LD均已面世。高效率、高功率LD及其列阵的迅速发展也为全固化激光器，亦即半导体激光泵浦(LDP)的固体激光器的迅猛发展提供了强有力的条件。 近年来，为适应EDFA和EDFL等需要，波长980nm的大功率LD也有很大发展。最近配合光纤Bragg光栅作选频滤波，大幅度改善其输出稳定性，泵浦效率也得到有效提高。 【特点及应用范围】半导体二极管激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。 【半导体激光器的发展及应用】半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明，使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器，60年代早期，很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面，以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。 在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）报告了砷化镓材料的光发射现象，这引起通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）的极大兴趣，在会后回家的火车上他写
半导体发光器件(led常识)(精)
半导体发光器件（led常识） 半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用 （一）LED发光原理 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即 λ≈1240/Eg（mm） 式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 （二）LED的特性 1．极限参数的意义 （1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED 发热、损坏。 （2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 （3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 2．电参数的意义
532nm高亮度半导体激光器
532nmxx半导体激光器 532nm高亮度半导体激光器可广泛用于服装裁床、缝纫机、裁剪机、印花机、绣花机、钉钮机、钉珠机、铆钉机、拉布机、开袋机、针车、毛巾印花机、枕巾印花机、平网印花机、以及鞋机定型机、后踵定型机等工业设备的标线定位。 产品特点： 特点 1.产生的绿色光线清晰明亮，产品直观实用体积小巧适用于各种服装，请打零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁能起辅助标线与定位作用，提高裁剪的精度，大大提高工作效率。配套的支架和电源，使用简单方便。管芯采用日本进口半导体激光二极管，内置电路板经改良，特别适于恶劣的工作环境，能有效保证产品的稳定性和使用寿命。 特点2：现代激光定位工艺与传统定位方式相比具有无可替代的优势a.传统定位过程繁琐；激光使用简易，通电即有断电即无。 b.传统定位模糊且不准，生产过程中耗损严重；激光效果清晰定位准确。。 c.传统定位生产工艺落后、耗时、人工成本高；激光定位工艺先进，节省成本。 d.安装方便（若另配我厂生产万向转动支架，能使使用更简便）；拆卸简单。 特点3：产品光斑清晰，准直性好，体积小，工业适用性强，在工业和工艺待业的校正与定位中，取代了标尺、三角板、挡块等设备。并且能够帮助您在无法采用机械导向或在需要双手同时工作的地方工作。可以调节亮度，使之适合于材料表面和您所在位置的环境光线。 对人眼起到有效的保护。 。xx提示：
1，使用应注意相关的激光使用安全规定，不能直射人眼；2，激光器中半导体激光管属静电敏感器件，应遵守相关的电防护规定； 3，电源线请勿用力拽拉； 4，电源电压不要超过5v； 售后服务 对本公司售出的产品一律保证一年保修，三年维修的原则，在保修期内出现的任何质量问题将给予认真负责的处理。欢迎用户提供宝贵的改进意见。 yyz
电磁场与电磁波基础知识总结
电磁场与电磁波总结 第一章 一、矢量代数 A ?B =AB cos θ A B ?=AB e AB sin θ A ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) ()()()C A C C A B C B A ?-?=?? 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元dz d d dV ?ρρ= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e z z z ρ??ρ ρ? 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r e θr d θ + e ?r sin θ d ? 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元?θθd drd r dV sin 2= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e r r r θ? θ??θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =?? A S S d Φ 0 lim ?→?=??=??A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 = ?? A l l d Γ max n 0 rot =lim ?→???A l A e l S d S 3. 计算公式 ????= ++????A y x z A A A x y z 11()z A A A z ?ρρρρρ?????=++????A 22111()(sin )sin sin ????=++????A r A r A A r r r r ? θθθθθ? x y z ? ????= ???e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρ? ρ?ρρ ?ρ?????=???e e e A 21s i n s i n r r z r r A r A r A ρ?θθθ?θ??? ??=???e e e A 4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理 ?=??? ?A S A S V d dV ?=?????A l A S l S d d 四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度 00()()lim ?→-?=??l P u M u M u l l cos cos cos ????= ++????P u u u u l x y z αβγ cos ??=?e l u u θ grad ????= =+????e e e +e n x y z u u u u u n x y z 2. 计算公式 ????=++???e e e x y z u u u u x y z 1????=++???e e e z u u u u z ρ?ρρ? 11sin ????=++???e e e r u u u u r r r z θ? θθ 五、无散场与无旋场
一种新型的垂直外腔面发射半导体激光器
一种新型的垂直外腔面发射半导体激光器 沈少棠 北京工业大学应用数理学院 000611 指导教师：宋晏蓉 摘要介绍了一种新型的垂直外腔面发射半导体激光器的结构、制作工艺、优点及其应用。 关键词激光器，半导体，垂直外腔面 一、引言 垂直腔面发射激光器（VCSEL）及其阵列是一种新型半导体激光器，它是光子学器件在集成化方面的重大突破，它与侧面发光的端面发射激光器在结构上有着很大的不同。端面发射激光器的出射光垂直于晶片的解理平面；与此相反，VCSEL的发光束垂直于晶片表面。它优于端面发射激光器的表现在：易于实现二维平面和光电集成；圆形光束易于实现与光纤的有效耦合；有源区尺寸极小，可实现高封装密度和低阈值电流；芯片生长后无须解理、封装即可进行在片实验；在很宽的温度和电流范围内都以单纵模工作；价格低。 二、垂直腔面发射激光器的结构 图1为VCSEL的结构示意图，由布拉格反射镜，有源层和金属 层接触组成。其衬底的选择有以下3种。 1、硅衬底 在硅（Si）上制作的VCSEL还不曾实现室温连续波工作。 这是由于将AlAs/GaAs DFB直接生长在Si上，其界面不平整所致， 使DFB的反射率较低。 日本Toyohashi大学的研究者由于在GaAs/Si 异质界面处引入多层（GaAs）m（GaP）n应变短周期超晶格（SSPS） 结构而降低了GaAs-on-Si异质结外延层的密度。 2、蓝宝石衬底 美国南方加利福利亚大学的光子技术中心为使VCSEL发射的850nm波长光穿过衬底，采用晶片键合工艺将VCSEL结构从吸收光的GaAs衬底移开，转移到透明的蓝宝石衬底上，提高了wall-plug效率，最大值达到25%。 3、砷化钾衬底 基于砷化钾（GaAs）基材料系统的VCSEL由于高的Q值而备受研究者青睐，目前VCSEL采用最多也是生长在GaAs衬底上。但以GaAsSb QW作为有源区的CW长波长VCSEL发射波长被限制在1.23 微米。发射波长1.3 微米的GaAsSb-GaAs系统只有侧面发射激光器中报道过。日前美国贝尔实验室的F.Quochi等人演示了室温CW时激射波长为～1.28 微米的生长在GaAs衬底下的光泵浦GaAsSb-GaAs QW VCSEL。这个波长是目前报道的GaAsSb-GaAs材料系最长的输出波长。 三、垂直腔面发射激光器的制作新工艺 1、氧化物限制工艺 氧化物限制的重大意义在于：能较高水平地控制发射区面积和芯片尺寸，并能极大地提高效率和使光束稳定地耦合进单模和多模光纤。因此，采用氧化物限制方案器件有望将阈值电流降到几百 Ａ，而驱动电流达到几个mA就足以产生1mW左右的输出光功率。采用氧化孔径来限制电流与光场，使效率得到显著提高，同时降低了VCSEL的阈值电流。所以，现在极有可能在单个芯片上制作大型和密集型封装的氧化限制VCSEL阵列而不会存在严重的过热问题。除低阈值电流
半导体发光
半导体发光 摘要：本文从半导体的经典定义和能带定义出发，引出半导体的发展的历程。然后过度到半导体材料的发光历史，及其发展现状。通过与其它发光光源相对比，重点谈论了LED的优势，同时附带的指出了LED对解决能源和环境问题所做出的贡献。最后从发光的本质出发，提出了在理论上可以利用半导体中的电子从导带跃迁到价带而实现发光。 关键词：半导体发光 LED 荧光灯 1.半导体材料的定义： 半导体材料（semiconductor material）是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。在能带理论之前，半导体材料通常是指那些电阻率在107Ω·cm～10-3Ω·cm范围内的材料。处于金属材料和绝缘材料之间。能带理论从材料的能带结构角度详细而理性的对半导体经行了定义，对半导体的认识有了一个质的飞跃。能带理论认为：满带是不会产生电流，理由是电子波函数在k空间中是空间反演对称的，在-k处的电子产生的电流和在k处产生电流大小相等而方向相反，没有净电流产生如图1所示；对于部分填充能带，能带只是被价电子部分填充，无外场下电子在k空间分布对称没有电流产生，然而在外电场作用下电子在k空间分布下的对称性被破坏，于是在宏观上产生电流。 导带被电子部分填充的材料是金属，导带未被电子部分填充、价带恰好被填满且导带和价带的带隙较窄的材料为半导体，带隙较宽的绝缘体。绝缘体带隙较宽以至于价带电子不能够激发到导带上，不能导电。半导体带隙较窄，在绝对零度时，价带是满带，而导带是空带，不能导电，当外界条件（光照，热激发等）改变时，半导体的禁带宽度较小，可以把价带顶的电子激发到导带底，于是在导带底有了电子，价带顶有了空穴，就可以导电。 2.荧光发光和LED发光： 在多方面的努力下，荷兰飞利浦在1974年首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇（发红光，峰值波长为611nm）、多铝酸镁（发绿光，峰值波长为541nm）和多铝酸镁钡（发蓝光，峰值波长为450nm）按一定比例混合成三基色荧光粉（完整名称是稀土元素三基色荧光粉），它的发光效率高（平均光效在80lm/W以上，约为白炽灯的5倍），色温为2500K-6500K，显色指数在85左右，用它作荧光灯的原料可大大节省能源，这就是高效节能荧光灯的来由。可以说，稀土元素三基色荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑。没有三基色荧光粉，就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的今天。荧光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄荧光粉，管内被抽成真空度103-104毫米汞柱以后，充入少量惰性气体，同时还注入微量的液态水银。灯管内壁上涂有荧光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使荧光粉发出柔和的可见光。与此同时，通用电气公司的尼克?何伦亚克在1962年开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷
半导体物理第十章3
§10.5 半导体发光 一、辐射复合 半导体中电子从高能量状态向较低能量状态跃迁并伴随发射光子的过程。主要有两种： 1、本征辐射复合(带－带复合) 导带电子跃迁到价带与空穴复合的过程称为本征跃迁，本征跃迁伴随发射光子的过程称为本征辐射复合。对于直接禁带半导体，本征跃迁为直接辐射复合，全过程只涉及一个电子－空穴对和一个光子，辐射效率较高。II-VI 族和具有直接禁带的部分III-V 族化合物的主要发光过程属于这种类型。对于间接禁带半导体，本征跃迁必须借助声子，因而是间接复合。其中包含不发射光子的多声子无辐射复合过程和同时发射光子和声子的间接辐射复合过程。因此，间接禁带半导体中发生本征辐射复合的几率较小，辐射效率低。Ge 、Si 、SiC 和具有间接禁带的部分III-Ⅴ族化合物的本征复合发光属于这种类型，发光比较微弱。 因为带内高能状态是非稳状态，载流子即便受激进入这些状态也会很快通过“热化”过程加入导带底或价带顶。显然，带间跃迁所发射的光子能量与E g 有关。对直接跃迁，发射光子的能量满足 g E h =ν 对间接跃迁，在发射光子的同时，还要发射声子，因而光子能量应满足 p g E E h -=ν 其中E p 是声子能量。 2、非本征辐射复合 涉及杂质能级的辐射复合称为非本征辐射复合。在这种过程中，电子从导带跃迁到杂质能级，或从杂质能级跃迁到价带，或仅仅在 杂质能级之间跃迁。由于这种跃迁不受选择定则的限制，发生的几 率也很高，是间接禁带半导体，特别是宽禁带发光材料中的主要辐 射复合机构。 下面着重讨论电子在施主与受主杂质之间的跃迁，如图10-22所示。当半导体中同时存在施主和受主杂质时，两者之间的库仑作用力使受激态能量增大，其增量△E 与施主和受主杂质之间距离r 成反比。当电子从施主向受主跃迁时，若没有声子参与，发射光子能量为 )4/()(02r q E E E h r A D g επεν++-= 式中E D 和E A 分别代表施主和受主的束缚能，εr 是发光材料的相对介电常数。 由于施主和受主一般以替位原子出现在晶格中，因此r 只能取原子间距的整数倍，相应的光子能量为不连续数值，对应于一系列不连续的发射谱线。但这只在r 较小，即电子在相邻的施主和受主间跃迁时才可区分；随着r 的增大，发射光子的能量差别越来越小，而且电子从施主向受主跃迁所要穿过的距离也越来越大，跃迁几率很小。因此杂质发光主要发生在相邻施－受主之间。 3、GaP 中的非本征辐射复合机构 GaP 的室温禁带宽度E g ＝2.26eV ，但其本征辐射跃迁效率很低，主要依靠非本征发光中心。图10-23表示GaP 中几种可能的辐射复合机构。 图10-22施主与受主间的
半导体激光器公司排名,国内半导体激光器公司
半导体激光器公司排名，国内半导体激光器公司 半导体激光器又称为激光二极管（LD，Laser Diode），是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。半导体激光器件，一般可分为同质结、单异质结、双异质结。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。半导体激光器的优点在于体积小、重量轻、运转可靠、能耗低、效率高、寿命长、高速调制，因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域得到了广泛的应用。 半导体激光器工作原理是： 通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种：电注入式、电子束激励式和光泵浦激励式。电注入式半导体激光器一般是由GaAS（砷化镓）、InAS（砷化铟）、Insb（锑化铟）等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶（PbS、CdS、ZhO等）作为工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶（GaAS、InAs、InSb等）作为工作物质，以其它激光器发出的激光作光泵激励。
目前在半导体激光器件中，性能较好、应用较广的是：具有双异质结构的电注入式GaAs二极管半导体激光器。 半导体激光器公司排名_半导体激光器公司有哪些?国内半导体激光器/组件生厂商（排名不计先后）：国内做的很多，中科院半导体所、中航光电、nLight、BWT、西安炬光、北京海特、大族天成、大族锐波、江苏天元、武汉锐科、昆山华辰光电、深圳创鑫激光、苏州长光华芯光电技术有限公司、江苏华芯半导体、中科院苏州纳米所。下面介绍几家半导体激光器公司 半导体激光器公司——海特光电有限责任公司 海特光电有限责任公司是由中国节能环保集团公司和中国科学院半导体研究所在光电子器件国家工程研究中心的基础上合资组建的高新技术企业。公司成立于1999 年8月，注册资本金为1亿元人民币。 海特光电有限责任公司专著于半导体激光器器件和应用产品研发、生产和销售，作为国内半导体激光器市场最早的开拓者，拥有从器件结构设计－外延生长－管芯工艺－器件封装－光纤耦合等全系列完整的半导体激光器工艺与生产链，具有完全的自主研发和批量生产能力，是国内外享有盛誉的半导体激光器及应用产品的研发和制造商。 半导体激光器公司——北京凯普林光电科技有限公司 北京凯普林光电科技有限公司是坐落于中关村丰台科技园区内的一家高新技术企业。2003年3月注册成立。作为中国最具实力的半导体激光器件提供商，凯普林光电
半导体激光器调研报告
半导体激光器调研报告 班级：电科 姓名：XXX 学号：20120xxx
半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。 半导体二极管激光器是最实用最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。 仪器简介： 半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。光泵式半导体激光器，一般用N型或P 型半导体单晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物质，以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器，一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。在半导体激光器件中，性能较好，应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。 工作原理： 根据固体的能带理论，半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带，低能量的为价带，两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时，把释放的能量以发光形式辐射出去，这就是载流子的复合发光。 一般所用的半导体材料有两大类，直接带隙材料和间接带隙材料，其中直接带隙半导体材料如GaAs（砷化镓）比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率，发光效率也高得多。 半导体复合发光达到受激发射（即产生激光）的必要条件是：①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时，占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数，就形成了粒子数反转分布。②光的谐振腔在半导体激光器中，谐振腔由其两端的镜面组成，称为法布里一珀罗腔。③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收。 半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件： （1）要产生足够的粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数； （2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；
垂直腔面发射激光器(VCSEL)的研究进展
Optoelectronics 光电子, 2017, 7(2), 50-57 Published Online June 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/069619933.html,/journal/oe https://https://www.360docs.net/doc/069619933.html,/10.12677/oe.2017.72008 Research Progress of VCSEL Yang Wang, Bifeng Cui, Tianxiao Fang Key Laboratory of Opto-Electronics Technology, Ministry of Education, Faculty of Information Technology, Beijing University of Technology, Beijing Received: May 20th, 2017; accepted: Jun. 3th, 2017; published: Jun. 8th, 2017 Abstract This paper gives an introduction to the progress of VCSEL mainly including the VCSEL commercial products and performance optimization of research area in recent years based on overall review of recent research reports for the VCSEL and the commercial VCSEL products of major companies. Keywords VCSEL, High Power, Application, Array 垂直腔面发射激光器(VCSEL)的研究进展 王阳，崔碧峰，房天啸 北京工业大学信息学部，省部共建光电子技术教育部重点实验室，北京 收稿日期：2017年5月20日；录用日期：2017年6月3日；发布日期：2017年6月8日 摘要 通过对近几年研究单位报道的VCSEL的研究成果以及目前各大公司的商用VCSEL产品进行分析总结，重点介绍了VCSEL的商用产品以及研究领域其性能优化情况，综述了近几年VCSEL的研究进展。 关键词 VCSEL，大功率，应用，阵列 文章引用:王阳, 崔碧峰, 房天啸. 垂直腔面发射激光器(VCSEL)的研究进展[J]. 光电子,2017, 7(2): 50-57.
GaAs基垂直腔面发射激光器综述
InP/InGaAsP垂直腔表面发射激光器综述 摘要： 简要介绍了半导体激光器的基本原理，基于InP/InGaAsP 材料的垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的基本原理与结构，分布布拉格反射器（DBR）的材料与各层厚度，以及1.3μm的VCSEL在光纤通信方面的应用。 关键词:半导体激光器垂直腔表面发射激光器InP/InGaAsP 引言： 1962年，世界上第一台半导体激光器——GaAs激光器实现了低温下的脉冲工作。1970年实现了室温下连续工作，其后半导体激光器取得了迅速的发展。目前半导体激光器在光存储、光陀螺、激光打印、激光准直、测距等方面有广泛的应用。尤其在光纤通信中，它是最重要的光源之一。 垂直腔表面发射激光器的概念是由日本科学家Iga等人于1977年提出，并且于1979年研制出了第一只VCSEL，但只能实现低温下的激射，阈值电流也很高。该研究小组于1988年实现了0.86μm GaAs/AlGaAs 材料的VCSEL室温下的脉冲激射。随着外延技术的发展，使得制造出高反射率的半导体布拉格反射器成为可能，这大大加速了VCSEL的研究进程。1989年贝尔实验室制作出了第一只室温下连续波工作的0.98μm单量子阱VCSEL。其后VCSEL迅速发展，至1996年，美国的Honeywell公司提供了第一只应用于光纤通信的商用质子注入型VCSEL。近几年，1.3μm与1.55μm波长的VCSEL是研究的热点，它们在中短距离通信方面有重要的应用。 1 半导体激光器简介 半导体激光器是以半导体材料作为激光工作物质，利用半导体中的电子光跃迁引起光子受激发射而产生激光的光振荡器和光放大器的总称。它具有体积小，重量轻，寿命长，效率高，可利用调制高频电流的方法实现高频调制，可批量生产，可单片集成化等诸多优点。 半导体激光器发出激光的必要条件有：（1）实现粒子数反转，即将价带的电子激发到导带形成大量的电子——空穴对。（2）有一个能起光反馈作用的谐振腔。（3）满足一定的阈值条件使光增益大于光损耗。