高功率半导体激光器
半导体激光器的优点
半导体激光器的优点引言半导体激光器是一种利用半导体材料产生激光的装置。
由于其独特的结构和物理特性，半导体激光器在众多领域中展现出了重要的优势。
本文将重点介绍半导体激光器的优点，并探讨其在科学研究、医学、通信和制造业等方面的应用。
优点一：体积小、功耗低相较于其他激光器类型，半导体激光器具有明显的体积小、功耗低的优点。
其制造过程相对简单，可以实现高度集成和微小尺寸，节省了宝贵的空间。
此外，由于半导体激光器使用的低功率电流，其功耗远低于其他激光器类型，从而能够降低使用成本并延长电池寿命。
优点二：高效率、高可靠性半导体激光器在能量转换方面表现出色。
相较于其他激光器类型，如气体激光器或固体激光器，半导体激光器的光电转换效率更高，能将更多的电能转化为光能。
这使得半导体激光器能够在低功率输入下输出高强度的激光。
此外，半导体激光器的可靠性也很高，寿命长，运行稳定，不容易损坏，不需要频繁的维护，节省了维修和更换的成本。
优点三：波长可调、频率可调半导体激光器具有波长可调和频率可调的优点，这使得其在科学研究和通信领域具有广泛的应用潜力。
通过调整材料组成、温度或电流等参数，可以实现半导体激光器输出激光的波长和频率的可调控。
这一特点使得半导体激光器能够用于光纤通信、光谱分析、光学测量和生物医学等领域，满足不同应用需求。
优点四：快速开关和调制性能强半导体激光器具有快速开关和调制性能强的优点。
由于激光的速度非常快，半导体激光器能够实现亚纳秒级的快速开关，这对于光通信和高速计算等应用非常重要。
此外，半导体激光器具有良好的调制性能，能够频繁地开关和调节激光的输出强度和频率。
这种可调性使得半导体激光器能够满足高速信号传输和光学存储等领域的需求。
优点五：可靠工作在极端环境下由于其固态结构和高可靠性，半导体激光器可以在极端环境下可靠工作。
与气体激光器相比，半导体激光器不需要依赖高压气体或玻璃管等易损部件来工作，从而能够在高温、低温、高压和高湿度等恶劣环境下正常运行。
半导体激光器的工作原理及应用
半导体激光器的工作原理及应用摘要：半导体激光器产生激光的机理，即必须建立特定激光能态间的粒子数反转，并有合适的光学谐振腔。
由于半导体材料物质结构的特异性和其中电子运动的特殊性，一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处，另一方面所产生的激光光束也有独特的优势，使其在社会各方面广泛应用。
从同质结到异质结，从信息型到功率型，激光的优越性也愈发明显，光谱范围宽，相干性增强，是半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。
关键词：受激辐射；光场；同质结；异质结；大功率半导体激光器The working principle of semiconductor lasers and applications ABSTRACT: The machanism of lasing by semiconductor laser,which requires set up specially designated reverse of beam of particles among energy stages,and appropriate optical syntonic coelenteronAs the specificity of structure from semiconductor and moving electrons.something interesting happens.On the one hand,the specific process in producing lase,on the other hand,the beam of light has unique advantages。
As the reasons above,we can easily found it all quartersof the society.From homojunction to heterojunction,from informatics to power,the advantages of laser are in evidence,the wide spectrum,the semiconductor open the epoch in the process of laser. Key worlds: stimulated radiation; optical field; homojunction; heterojunction; high-power semiconductor laser 0 前言半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，又称半导体激光二极管（LD），是20世纪60年代发展起来的一种激光器。
高功率半导体激光对光学元件损伤特性
高 功 率 半 导 体 激 光 对 光 学 元 件 损 伤 特 性
郭汝海 ， 时 魁 ， 王恒坤， 王 兵
（ 国 科学 院 长 春 光 学 精 密 机 械 与 物 理 研 究 所 ，激 光 与 物 质 相 互 作 用 国 家 重 点 实 验 室 ， 春 １ ０ ３ 中 长 ３ ０ ３）
摘 要 ： 为 研 究 ８ ０ｎ 高 功 率 半 导体 连续 激 光 器 对 光 学 元 件 的损 伤 特 性 ， 择 了 Ｋ９ 璃 、 ｎ ｅ 体 和 ８ ｍ 选 玻 ＺＳ 晶 无 氧 铜 进 行 镀 膜 加 工 ， 成 高 反 射 率 和 高 透过 率 的 光 学 元 件 。通 过 调 节 到 达 光 学 元 件 表 面 的 平 均 功 率 和 改 变 形 光 斑 大 小 来 改 变 光 学 元 件 表 面 的 功 率 密 度 ， 连续 照 射 ３ ， 终 通 过 显 微 镜 来 观 察 元 件 的激 光 损 伤 形 貌 。 研 并 ０ｓ最 究 结 果 表 明 ： 高 反 膜 的 Ｋ９玻 璃 在 功 率 密 度 达 到 ６ ０ Ｗ／ ｍ 镀 ０ ｃ 时 ， 系 表 面 出 现 烧 熔 现 象 ， 达 到 １０ ０ ｗ／ 膜 当 ０ ｃ 时 出 现 炸 裂 现 象 ， 无 氧 铜 基 底 镀 金 反 射 镜 在 上 述 功 率 密 度 下 未 发 现 损 伤 ； 镀 增 透 膜 的 Ｚ Ｓ 晶 体 在 激 ｍ 而 而 ｎｅ
下 降 。而 在传 输光 路 中 即使 很小 的光学损 伤 都会 影 响激 光系 统 的光 束 质 量 ， 而 大 大 降低 激 光 系 统 的性 能 指 从
标 。这就 要求 在 高功率 激 光传输 的光路 上 ， 对其 光学 元件 （ 射 镜 、 反 透镜 、 分束 镜 和探 测 器 等 ） 的损 伤有 清 晰 的 认识 。波 长 ８ ０ ｎ 的半 导 体 激 光 器 相 比于传 统 的 ８ ８ ｎ 的半 导 体激 光 器 具 有 明显 优 势 ： ８ ｍ ０ ｍ 当它 泵 浦 Ｎｄ ： ＹＶＯ 晶体 时 ， 明显 降低 斯 托 克斯 位移 ， 高 量子 效率 ， 热 透镜 效应 下 降 ６ 可 提 使 Ｏ 。 国 内研 究 高功 率激 光损 伤大都 集 中在 Ｎｄ ＹＡＧ 激 光器 『 】波 长 为 １０ ４ｎ 对 高功 率 的 ８ ０Ｄ 半 导 体 激 光损 伤 的研 究 还 少有 报 ： ｛ ， ｛ ６ ｍ， ８ ＿ ｍ 道 。本 文对 ｋ 量级 的 ８ ０ｎ 激 光对 镀膜 的反 射 、 Ｗ ８ ｍ 透射 光学元 件 的损伤 进 行 实验 研 究 ， 中选 择 了高 功率 激 其 光 系统 中最 常见 的几 种光 学材 料 （ Ｋ９玻璃 、 ｎ ｅ晶体 和 无 氧铜 ） 以期 探 讨这 些 光 学元 件 在 高 功率 ８ ０ｎ 激 ＺＳ ， ８ ｍ 光 下 的损伤 特性 ， 特别 是 在 １０ ０ｗ／ ｍ ０ ｃ 以上 的损 伤 特性 。
半导体激光器的设计和工艺
半导体激光器的设计和工艺半导体激光器的设计包括器件结构设计和材料选择两个方面。
首先，器件结构设计是指设计半导体激光器的层状结构和电极形状。
层状结构通常由波导层、活性层和衬底层等部分组成。
其中，波导层用于引导激光的传输，活性层是激发发射激光的重要部分，衬底层用于支撑整个器件。
波导层通常采用半导体材料的异质结构，如GaAs/AlGaAs、InGaAsP/InP等。
其中，GaAs和AlGaAs在能带结构上存在能带差异，可以形成波导。
活性层通常采用单量子阱结构或双量子阱结构，以增强电子和空穴之间的相互作用，从而增强激光的放大效应。
衬底层通常采用GaAs或InP等材料，用于提供较好的机械支撑。
材料选择方面，要选择具有较大的发射系数和较小的损耗系数的半导体材料，以提高激光器的效率和输出功率。
此外，还要考虑材料的耐热性和稳定性，以确保激光器的长期可靠性。
半导体激光器的制备工艺主要包括光刻、沉积、腐蚀、蒸镀、扩散等步骤。
首先，光刻工艺用于制备掩膜，以定义器件的结构。
沉积工艺用于在衬底上生长各种半导体薄膜，如波导层和活性层。
腐蚀工艺用于去除不需要的材料，如形成窗口以便注入电流。
蒸镀工艺用于镀上金属电极。
扩散工艺用于调制材料的掺杂浓度，以改变电流传输和激发效果。
除了基本的制备工艺，还需要进行多种表征和测试工艺，以评估激光器的性能。
例如，光谱测试可用于测量激光器的波长和发光强度。
应变测试可用于评估激光器的应变效应和失谐效应。
温度测试可用于研究激光器的温度特性和热效应等。
这些测试结果将为激光器的优化和改进提供指导。
综上所述，半导体激光器的设计和工艺涉及器件结构设计、材料选择、制备工艺和测试工艺等多个方面。
通过合理的设计和优化的工艺流程，可以获得高性能的半导体激光器，以满足不同应用领域的需求。
半导体激光器的主要参数ppt课件
增益饱和
在低的光子密度时，载流子的空间和能量分布不受干扰， 这时为不饱和增益。在高光子密度时是饱和增益。一个被 鼓励的半导体激光器，辐射遭到放大时，它的能量关系为：
谐振控内的辐射强度不能无限止添加 ，由于在高光子密度时， 导带和价带中的载流子浓度要显著降低。这又呵斥费米能级 漂移，使△EF减小，同样也使满足粒子数反转的形状数减小。
增益谱计算
式中，常数a0(E21)表示绝对零度时的吸收。温度和鼓励程度的 影响包含在(fc—fv)中。假设fc>fv，那么a0(E21)为负，吸收 介量变为增益介质，以受激发射为主。假设fc<fv ，那么 a0(E21)为正，主要发生受激吸收．利用增益的定义义可以写出：
随着鼓励程度添加，能带中载 流子数添加，增益曲线的最大值向 更高的光子能量处挪动 gmax(E) 也添加。同时开场出现增益所对应 的光子能量向高能方向挪动。这是 由于电子是从导带底向上填充 的．注入电子浓度愈大，填充得就 愈高，因此发光的峰值能量添加.
Je和Jh分别是流过异质结势垒的电子和空穴的漏电流 J2为有源区电流密度；ηi为内量子效率； Q2为谐振腔质量要素；
大功率半导体激光器典型构造 --单元器件
大功率半导体激光器典型构造 --阵列器件
大功率半导体激光器典型构造 --阵列器件
大功率半导体激光器典型构造 --阵列器件
The end
空间烧孔和光谱烧孔效应
半导体激光的温漂特性
半导体资料带隙随温度变化； 半导体激光器腔长随温度变化。
Intensity (A.U.)
1.0
0.8
15A
55A
0.6
55A (after 30')
0.4
0.2
0.0
4-半导体泵浦固体激光器
4-半导体泵浦固体激光器
一、半导体泵浦固体激光器简介
半导体泵浦固体激光器是由半导体激光器（半导体激光）聚合物增益
介质，以及腔镜反射器（构成的激光器外壳）构成的，它是一种激光器，
具有高比功率，高可靠性，高输出功率，低功耗，简单的设计，占用空间小，可以用于大范围的应用，比如光学通信，光学测量，激光技术，等等。
二、半导体泵浦固体激光器的工作原理
半导体泵浦固体激光器工作原理，是将半导体激光投射到聚合物增益
介质上，由于这种增益介质具有高度选择性的发射特性，从而使激光光束
通过聚合物增益介质而进行增强。
然后，这束光被反射回来，经过多次反射，加之聚合物增益介质的特性，最终这束激光都会被反射回来，再经过
多次反射得到较高的激光功率。
三、半导体泵浦固体激光器的特点
1、半导体泵浦固体激光器具有高比功率，高可靠性，高输出功率，
低功耗，简单的设计，占用空间小等特点。
2、半导体泵浦固体激光器能够输出高功率的脉冲激光，能够改变激
光参数，实现定时、定量的光谱，从而更加稳定。
半导体激光器的泵浦方式
半导体激光器的泵浦方式
半导体激光器是指基于半导体材料的激光器，它的泵浦方式可以
分为电泵浦和光泵浦两种。
电泵浦是通过电流驱动半导体材料，利用载流子往返碰撞释放出
能量，从而实现激光器的泵浦。这种方式具有简单、控制方便、效率
高等优点，但也存在发热、寿命短等缺点。
光泵浦则是利用高功率激光束对半导体材料进行激发，产生电子
和空穴对，并在激光束作用下形成正反馈，实现激光放大的过程。这
种方式可以避免电泵浦产生的发热问题，但同时需要较高的功率和波
长匹配问题，且对激光对光源的要求较高。
需要根据具体的应用场景和要求，选择适合的泵浦方式。
半导体激光器发光原理及工作原理
半导体激光器发光原理及工作原理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、材料加工等领域。
本文将介绍半导体激光器的发光原理和工作原理。
一、半导体激光器的发光原理1.1 激发态电子跃迁：半导体激光器的发光原理是利用半导体材料中的电子和空穴的复合辐射产生激光。
当电子和空穴在PN结区域复合时，会发生能级跃迁，释放出光子。
1.2 光放大过程：在半导体材料中，光子会被吸收并激发更多的电子跃迁，形成光放大过程。
这种过程会导致光子数目的指数增长，最终形成激光。
1.3 反射反馈：半导体激光器内部通常设置有反射镜，用于反射激光，使其在器件内部多次反射，增强激光的光程和功率，最终形成高亮度的激光输出。
二、半导体激光器的工作原理2.1 电流注入：半导体激光器的工作需要通过电流注入来激发电子和空穴的复合。
电流通过PN结区域，形成电子和空穴的复合辐射。
2.2 光放大：在电流注入的情况下，光子会被吸收并激发更多的电子跃迁，形成光放大过程。
这会导致激光的产生和输出。
2.3 温度控制：半导体激光器的工作过程中会产生热量，需要进行有效的温度控制，以确保器件的稳定性和寿命。
通常会采用温控器等设备进行温度管理。
三、半导体激光器的特点3.1 尺寸小：半导体激光器采用微型化设计，尺寸小巧，适合集成在各种设备中。
3.2 高效率：半导体激光器具有高效的能量转换率，能够将电能转换为光能，功耗低。
3.3 快速调制：半导体激光器响应速度快，能够实现快速调制和调节，适用于高速通信和数据传输领域。
四、半导体激光器的应用领域4.1 通信：半导体激光器广泛应用于光通信系统中，用于光纤通信和无线通信的光源。
4.2 医疗：半导体激光器在医疗领域中用于激光手术、激光治疗等，具有精准、无创的特点。
4.3 材料加工：半导体激光器可用于材料切割、打标、焊接等加工领域，具有高精度和高效率的优势。
五、半导体激光器的发展趋势5.1 高功率：未来半导体激光器将朝着高功率、高亮度的方向发展，以满足更多领域的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光机电信息
Ｓｅｐ．２００８
钛蓝宝石激光器反射镜
新加坡ＥｄｍｏｕｎｄＯｐｔｉｃｓ公司拥有一系列用于超快激光系统的钛蓝宝石激光反射镜。
钛蓝宝石激光反射镜可以使激光脉冲保持平坦的群速度色散曲线，中心波长为８００ｎｍ，在７００～９００ｎｍ范围内曲线都可以保持平坦。
反射镜的直径在１２．７～２５．４ｍｍ之间，厚度为
６．３５ｍｍ，表面质量为１０－５，表面精度为１／１０波长。
镜子的强度很高，对于脉冲长度为１５０ｆｓ的激光脉冲或１００ｋＷ／ｃｍ２的连续激光，镜子可以承受高达
０．５Ｊ／ｃｍ２的激光能量。
对于７３０～９００ｎｍ波长的偏振
光ｓ和ｐ偏振光，反射镜都可以做到１００％的有效反射。
这些反射镜加工精细，平行度优于５ａｒｃｍｉｎ．，通光口径达到８５％，直径公差为＋０．０／－０．２ｍｍ，厚度公差为±０．２ｍｍ。
入射光角度设计为４５°，用于超快激光光束的转向。
ｗｗｗ．ｅｄｍｏｕｎｄｏｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ
高功率半导体激光器
德国ＬＩＭＯ公司发布了一种高功率半导体激光
器－ＬＩＭＯ５０－Ｌ２８ｘ２８－ＤＬ７９５－ＥＸ４７３。
该激光器可以形成２８ｍｍ×２８ｍｍ×８０ｍｍ的均匀光场，输出功率达到了５０Ｗ，中心波长为７９４．８ｎｍ±０．２ｎｍ，波长稳定性极高，光谱宽度只有０．７ｎｍ。
该激光器可靠性高，经济实用。
采用热电致冷或自来水冷却的方式。
结构紧凑的激光头外形尺寸为４４５ｍｍ×１１０ｍｍ×６６ｍｍ，非常适用于便携式测量仪器。
ｗｗｗ．ｌｉｍｏ．ｄｅ
平顶光束生成器
ＳｔｏｃｋｅｒＹａｌｅ公司的平顶光束生成器是一种光束
整形模块，它可以把高斯光束转化为聚焦、准直或发散成平顶能量分布的光束，即使经过较长距离也可以保持光束能量和强度的高度均匀。
ＳｔｏｃｋｅｒＹａｌｅ公司的平顶光束生成器适用于紫
外、可见光以及近红外波段的激光器，易于与
ＳｔｏｃｋｅｒＹａｌｅ公司的Ｌａｓｉｒｉｓ或其它类型的激光器相集
成。
ｗｗｗ．ｓｔｏｃｋｅｒｙａｌｅ．ｃｏｍ
４８５ｎｍ皮秒脉冲二极管激光器
德国ＰｉｃｏＱｕａｎｔ公司对外发布了其４８５ｎｍ波长的皮秒脉冲二极管激光头。
该激光头可应用于生物
名企名品
ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ＆Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
６４。