半导体激光器波长
半导体激光器的应用与分类
半导体激光器的应用与分类半导体光发射器是电流注入型半导体PN结光发射器件，具有体积小、重量轻、直接调制、宽带宽，转换效率高、高可靠和易于集成等特点，被广泛应用。
按照其发光特性，可分为激光二极管（又称半导体激光器或二极管激光器，Laser Diode，LD），通常光谱宽度不]于5nm（采取专门措施可不大于0.1nm）；发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，光谱宽度一般不小于50nm；超辐射发光二极管(Superluminescent Dmde,SLD)，光谱宽度不大于5nm（采取专门措施可不大于0.1nm）；发光二极管（Light Emiltting，LED），光谱宽度一般不小于50nm；超辐射发光二极管（Superluminescent SLD），光谱宽度为30～50nm，本节重点介绍几种半导体激光器，钽电容简要介绍超辐射发光二极管。
半导体激光器的分类有多种方法。
按波长分：中远红外激光器、近红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等；按结构分：双异质结激光器、大光腔激光器、分布反馈激光器、垂直腔面发射激光器；按应用领域分：光通信激光器、光存储激光器、大功率泵浦激光器、引信用脉冲激光器等；按管心组合方式分：单管、阵列（线阵、面阵）；按注入电流工作方式分：脉冲、连续、准连续等。
LD主要技术摄技术指标有光功率、中心波长、光谱宽度、阈值电流、工作电流、工作电压、斜率效率和电光转换效率等。
半导体激光器的光功率是指在规定驱动电流条件下输出的光功率，该指标直接与工作电流对应，这体现了半导体激光器的电流驱动特性。
如果是连续驱动条件，T491T336M004AT则输出功率就是连续光功率，如果是脉冲驱动条件，输出的光功率可用峰值功率或平均功率来衡量。
hymsm%ddz半导体激光器的中心波长是指激光器所发光谱曲线的中心点所对应的波长，通常用该指标来标称激光器的发光波长。
光谱宽度是标志个导体激光器光谱纯度的一个指标，通常用光谱曲线半高度对应的光谱全宽来表示。
dfb半导体激光器温度波长漂移方向
DFB（Distributed Feedback，分布反馈）半导体激光器的温度与波长漂移之间存在确定的关系。
在大多数情况下，随着温度的升高，半导体激光器的输出波长会向长波方向漂移。
这是因为半导体材料的折射率随温度上升而减小，导致谐振腔的有效长度增加，根据光的波长和有效腔长之间的关系（λ = 2nL，其中λ是波长，n是有效折射率，L是有效腔长），波长会相应增长。
具体来说，对于基于InGaAsP/InP等材料体系的DFB激光器，在室温附近每升高1摄氏度，其工作波长通常会以大约0.001 nm/°C至0.01 nm/°C的比例红移（即波长变长）。
这一现象称为热致波长漂移，是激光器设计和使用时必须考虑的重要因素之一，特别是在需要稳定波长输出的应用场合，例如光纤通信系统中，通常会采用温度控制或温度补偿技术来抑制这种漂移。
常用激光器波长
常用激光器波长 Output Wavelengths of Common Lasers
半导体激光器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。
808nm半导体激光器可广泛应用于激光医疗，红外夜视，激光印刷，激光泵浦，以及各种科研应用
通常808nm都是用作激光激励源的，比较好的Dilas,Nlight。
不过我推荐前者。
所谓的工业环境是啥？在工业环境下运作？？目前有用808nm 500瓦左右的激光做塑料焊接的，这是个很好的激光应用。
半导体激光器参数3
半导体激光器参数3
阵列和单元器件快轴方向上光束质量一致； 阵列慢轴方向上光源区越薄，发散角越大，衍射极限矛盾？ 大功率半导体激光器快轴方向N.A.>0.6
半导体激光器参数3
N.A.=nsin
•高数值孔径要求使用高 折射率材料 •难点：非球面微柱透镜 的加工
•光束质量表征光束的可汇聚程度 •光参积是一个不变量
半导体激光器参数3
激光头工作距离 ≥100mm
M2值增大 焦点增大
对光束质量提出要求
半导体激光器参数3
输入光束的光斑半径要小于光纤芯径
din dcore
发散角（全角）要小于光纤数值孔径的反 正弦的2倍
in2arcsNi.nA.() N.A.=0.22 < 25.4°
diode laser
fast- & slow axis
collimation
spatial multiplexing
spatial multiplexing
polarization multiplex.
wavelength multiplex.
wavelength multiplexing
1
2
3
半导体激光器参数3
半导体激光器参数3
缺点：
•介质中光程长，有一定吸收，晶体需要良好冷却
•入射角有一定限制
•晶体占据一定空间
No=1.658，Ne=1.486
半导体激光器参数3
4种波长光束耦合， BPP不变，功率提高4倍， 等效提高光束质量4倍
半导体激光器参数3
polarizat ion mult iplexing
半导体激光器参数3
椭球面方程
半导体激光器参数3
半导体激光治疗仪技术参数要求
半导体激光治疗仪技术参数要求
1、激光类型：半导体激光器（进口激光器）
2、波长： 980nm（±10nm）
3、光学技术：光学耦合技术
★4、最大输出功率：30W±2W ，连续可调
5、输出方式：连续脉冲，重复脉冲，单脉冲
6、重复脉冲宽度：0.01ms-1000ms, 脉冲频率 0.5Hz-10000Hz
7、单脉冲宽度：0.01ms-1000ms
8、传输系统：带SMA-905标准连接器的400μm,600μm光纤和探头，并且注册
证中包含光纤传输系统
★9、适用范围：注册证中须注明可对体表和腔道内血管性病变进行接触式汽化、凝固、切割治疗
10、指示光：激光二极管635nm（±20nm）≤5mW 亮度1-7档可调
★11、出光定时：0—999秒，连续可调
12、操作方式：高档精密彩色触摸液晶屏（800×600像素）
13、电源输入：220V ,5A,50Hz
14、冷却方式：风冷
15、激光类别：4类激光
16、安全分类：Ⅰ类B型
17、方案存储：可存储16种治疗方案，方便随时调取
★18、功率检测：内置激光功率反馈监测系统，可以检测和校准功率，确保激光输出功率精确
★19、认证：欧盟CE认证
★20、所投机型在四川省内医院装机台数≥5台，并提供用户名单和联系电话。
以上参数为参考参数，具体参数及要求以询价文件为准。
附件二
潜在投标人报名备案表。
波长的调节
半导体激光二极管的主要参数
半导体激光器的输出特性
半导体激光二极管的电流特性
• o-a 段，由于激光器只有在被加上足够的电 压和足够的电流才会生成激光。在电流较 小的时候，结区的电子和空穴较少，吸收 大于辐射，增益系数G<0，此时激光器发 出的是普通荧光。 • a-b 段，随着电流增大，结区的电子空穴数 量增多，达到 G>0 时，就会出现光放大现 象，此时激光器发出很亮的荧光。但若增 益小于谐振腔自身的损耗，腔内仍不能产 生光振荡，这就是“超辐射”现象。 • b-c段，只有电流增大到使增益足以补偿损 耗时，才能产生模式明确、谱线尖锐的光 振荡，发出激光。刚好使激光器产生激光 的驱动电流称为阈值电流，以Ith表示。功 率随电流的增大线性增大
P
c
o a
b
Ith I
P－I曲线
输出功率与注入电流的关系
电流特性---电流对波长的调谐
1 g 2
n k n 2
Δβ为传输常数的变化量 Δn为折射率的变化量
Δg为增益系数的变化量
α为线宽增加因子
半导体激光器的注入电流的变化导致的载流子浓度的变化不但会引起 材料折射率的改变，而且也会改变增益系数。因此半导体激光器的波长会 随着注入电流的改变而改变。典型的电流调谐曲线是以阶梯形式变化的。
当有电流通过不同的导体组成的回 路时，除产生不可逆的焦耳热外， 在不同导体的接头处随着电流方向 的不同会分别出现吸热、放热现象。 如果电流从自由电子数较高的一端 A流向自由电子数较低的一端B，则 B端的温度就会升高；反之，B端的 温度就会降低。这是J.C.A.珀耳帖 在1834年发现的。
成熟半导体激光波长
成熟半导体激光波长
半导体激光的波长可以根据具体材料的能带结构来决定。
一般来说，常见的成熟半导体激光器有以下波长：
1. 可见光范围：包括红光（约620-700纳米）、橙光（约590-620纳米）、黄光（约570-590纳米）、绿光（约500-570纳米）和蓝光（约450-500纳米）。
2. 近红外范围：包括红外A（约700-900纳米）、红外B（约900-1400纳米）和近红外（约1400-1700纳米）。
需要注意的是，具体的波长范围还取决于材料的能隙大小和激光器结构等因素。
此外，近年来，随着技术的发展，更多不同波长的半导体激光器也在逐渐成熟，如紫外光和远红外光等。
半导体激光治疗仪技术标准
半导体激光治疗仪技术标准
半导体激光治疗仪是一种应用于医疗领域的设备，使用半导体激光器发射出的特定波长的激光光束，对人体进行治疗和康复。
以下是一些半导体激光治疗仪的常见技术标准：
1. 波长范围：半导体激光治疗仪通常具有特定的波长范围，常见的波长包括650纳米、808纳米、980纳米等。
不同波长的光能在治疗过程中具有不同的作用和效果。
2. 输出功率：输出功率是指激光器每秒钟发射的激光能量，通常以瓦特（W）为单位。
输出功率的大小会影响治疗的深度和强度。
3. 能量密度：能量密度是指激光能量在单位面积上的分布情况，通常以焦耳/平方厘米（J/cm²）为单位。
适当的能量密度可以确保治疗效果，并避免对组织造成损伤。
4. 脉冲模式：半导体激光治疗仪可能支持不同的脉冲模式，如连续波、脉冲和调制等。
不同脉冲模式可以适应不同的治疗需求。
5. 治疗模式：半导体激光治疗仪可以提供多种治疗模式，如单点照射、扫描治疗、面板照射等。
不同的治疗模式适用于不同的治疗场景和部位。
6. 安全性：半导体激光治疗仪需要符合相关的安全标准和规定，确保在使用过程中对患者和操作人员的安全。
7. 制造质量：半导体激光治疗仪的制造商应符合相关的质量管理体系和认证要求，如ISO 13485标准等，以确保产品的质量和可靠性。
请注意，具体的技术标准可能因不同的产品和厂家而有所差异。
在购买半导体激光治疗仪时，建议与厂家沟通，并了解其具体的技术规格和性能参数。
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半导体激光器波长
1 激光器材料选择与辐射波长
半导体激光器(LD)的辐射波长由有源区材料的禁带宽度决定：
上式中和分别代表普朗克常量和真空中的光速，是物理常数。
故只要给出禁带宽度，即可得到波长。
不同材料有不同的禁带宽度，因而有不同的辐射波长。
已知GaAs的禁带宽度为1.424eV，则输出激光波长
辐射波长与掺杂浓度有关，以GaAs为例，例如用Al原子代替GaAs中100x%的Ga原子，得到Al x Ga1-x As。
Al x Ga1-x As的禁带宽度比纯净的GaAs大，具随x的增大而增加。
特别是，当GaAs中的Ga原子全部被Al原子取代生成AlAs 时，其带隙宽度为2.09eV，相应的辐射波长约为600nm。
在部分替代的情况下，Al x Ga1-x As的带隙介于2.09eV~1.424eV之间，相应的辐射波长处于600nm~870nm。
表1给出了部分常用半导体材料的禁带宽度和对应的辐射波长。
表1 部分常用半导体材料的禁带宽度和对应的辐射波长
由上表可知，900 nm波段半导体激光器有源区材料的选择范围为：磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)、砷化镓铝(AlGaAs)、砷磷化铟镓(InGaAsP)。
常用的选频方法有：
(1)耦合腔选择。
耦合腔由两个Fabry-Perot腔组成，等价于在长腔内放置两个F-P标准具，两个F-P既可以彼此分离，也可以连在一起形成槽型。
(2)用分布反馈布拉格(DFB)或分布布拉格反射(DBR)。
(3)注入锁定。
包括种子光注入和自反馈注入。
若半导体激光器的输出在空间是单模的，且同时在时间上又只有一个纵模振荡，这样的激光器称为单模半导体激光器。
该类激光器可实现基模输出，输出光束具有很好的方向性，可达到衍射极限，但由于当谐振腔内光强密度太高时，腔面反射膜对激光能量的吸收导致膜层的严重破坏，从而导致半导体激光器突变性失效，故到目前为止，单模半导体激光的输出功率限制在200 mW左右。
超过100mW的单模激光器属于大功率半导体激光器。
为此人们采用增加有源层宽度的方法来提高功率，如宽条形半导体激光器，而这种半导体激光器总是多模振荡，输出的是多“光瓣”的激光，光束质量差，相干长度短。
为此提高激光器的模式特性，获得半导体激光器近衍射极限光束输出是问题的重点，目前一个比较成功的方法是使用主振荡功率放大(MOPA)结构，如图1所示。
图1主振荡功率放大结构
MOPA结构中包含两部分：脊形区和锥形区。
脊形区保证器件基模振荡，锥形区起功率放大作用，同时可以减小输出腔面的功率密度、抑制输出端面的灾变性光学损伤。
S.O’Brien等人利用MOPA系统，获得了单模激光输出，其连续输出功率达2W。
由于其结构复杂，因而价格也十分昂贵。
图2是2017年德国莱布尼茨研究所的最新研究进展，采用脊波导增益芯片，利用扩展腔半导体激光器(ECDL)和主振荡功率放大(MOPA)结构获得最大输出功率为570mW、线宽26 kHz的1064nm单模激光输出。
图2微集成ECDL-MOPA
高功率半导体激光器从输出功率范围上主要分为四种器件：
(1)单横模激光器：具有良好的横模工作特性，输出功率在几十毫瓦至数百毫瓦之间，主要用于高速激光打印、信息记录等领域。
(2)宽面接触(BA)激光器(见图4)：输出功率在几百毫瓦至几瓦之间。
主要用于固体激光泵浦、医疗等方面。
(3)CM条激光器(见图3)：总宽度为1cm的一维线阵半导体激光器，输出功率可达数十瓦至数百瓦量级，主要用于泵浦固体激光器。
(4)二维面阵激光器件：一般为cm条激光器的二维组合阵列，输出功率从百瓦至数千瓦，甚至更高。
主要用于泵浦固体激光器。
图5以有效发射面积为200μm×1μm的宽面接触半导体激光器(Board Area Laser，BAL)为光源，以闪耀光栅为外反馈元件，输出电流为3.5A时，获得线宽和输出功率分别为0.43nm 和764mW的804 nm激光输出。
图5BAL外腔半导体激光器。