课程设计半导体激光器

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目半导体激光器原理及应用

专业、班级学号姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

完成期限：

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年月日

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课程设计说明书题目：半导体激光器原理及应用

姓名：王森

院（系）：技术物理系

专业班级：电子科学与技术09-1

学号：540911010132

指导教师：运高谦

成绩：

时间：年月日至年月日

I

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摘要

本文主要讲的是半导体激光器的发展历史、工作原理及应用。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,首先产生激光的具体过程有许多特殊之处,其次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,光谱范围变宽,相干性增强,可以说是半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。

关键词激光技术；半导体激光器；受激辐射；光场

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Abstract

This article is mainly about the history of the development of semiconductor lasers, working principle and applications. Semiconductor lasers produce laser mechanism, which must be established between the specific laser energy state population inversion, and a suitable optical resonator. As the physical structure of the semiconductor material in which electron motion specificity and particularity, while the specific process of producing laser has many special features, the other produced by the laser beam has a unique advantage to make it widely used in all sectors of society . From homo-junction to the heterojunction, the power from the information type to type, is also becoming increasingly apparent superiority of the laser, spectral range, coherence enhanced semiconductor lasers opened a new era in the development of laser applications.

Keywords: Laser technique；Semiconductor lasers；Stimulated emission；Optical field

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目录

摘要 ...............................................................................................................................I Abstract ...................................................................................................................... III 第1章绪论 (1)

1.1 历史背景及历史意义 (1)

1.2 半导体激光器的发展历史及现状 (2)

1.3 本文研究的主要内容 (3)

第2章半导体激光器的原理 (5)

2.1半导体激光器工作原理 (5)

2.2激光的原理和制造技术 (6)

2.3半导体激光器的工作特性 (8)

第3章半导体激光器的应用 (11)

第4章半导体激光器的发展现状和发展趋势 (13)

4.1 半导体激光器的发展现状 (13)

4.2 半导体激光器产业发展趋势 (14)

结论 (16)

参考文献 (17)

IV

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第1章绪论

1.1历史背景及历史意义

18世纪中叶，随着第一次工业革命的发生，使人类文明向前迈出了一大步，实现了从传统农业社会转向现代工业社会的重要变革、使机器代替了手工劳动、工厂代替了手工工厂。促进近代城市的兴起，城市进程加快，人口迅速增长，人们生活方式和思想观念发生改变。工业革命给人们的日常生活和思想观念带来了巨大的变化，使人们对物质的需求有了一个飞速的提高。这些需求深深地刺激了科学技术并使其有了飞速的发展。

信息技术已成为全球性战略技术。以光电技术和微电子技术为基础所支持的通信和网络技术已成为高技术的核心，正在深刻影响国民经济、国民建设的各个领域。其中，半导体激光器起着举足轻重的作用。

半导体激光器，其转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高、能直接调制以及与其它半导体器件集成的能力强等特点而成为信息技术的关键器件。在光谱技术、光外差探测、医疗、加工等领域得到愈来愈广泛的应用。目前，它已是固体激光器泵浦、光纤放大器泵浦中不可替代的重要光源。

但是，半导体激光器正常工作时，需要稳定的环境温度。环境温度的变化以及激光器运转时器件发热而导致其温度起伏，将直接影响激光器输出功率的稳定性和运行的安全可靠性，甚至造成半导体激光器的损坏。因此，半导体激光器的驱动电源温度控制问题越来越受到人们的重视。

在传统的温控系统中，一般采用专用的单片机，一旦其扩展性和通用性不强，而且控制策略的实现和改变比较麻烦，由于单片机功能限制，难以保证高精度温控要求的实现，于是出现了利用工控机和采集卡进行控制，但必须设计相应的温度接口滤波，信号转换

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电路。在温控策略的实现上一般温控系统为大滞后系统，被控对象参数变化比较大、影响因素较多、非线性严重，所以难以建模，在对象参数变化、数学建模不精确和控制环境变化时，其性能会显著变化。多信号和多通道高精度温控系统。未来的温度控制系统将朝着多信号、多通道、高精度的方向发展。

1.2半导体激光器的发展历史及现状

1898年英国作家威尔斯在一本科幻小说中提出了一种像幽灵一般的光，凡是能燃烧的物体碰到他就会燃起熊熊大火，这种光成为“死光”。1983年美国总统李根提出的一项战略防御计划“星球大战”中提到反导弹激光武器，1917年爱因斯坦提出了受激辐射理论，特定的光子经过一个原子时可能会使这个原子发出一个同样的光子，这个理论打开了激光之门。1953年，美国物理学家汤斯设计出了一种叫谐振腔的设备，并利用激发氨气体得到了一种波长非常短的微波，这种设备叫做“受激辐射微波放大器”。1958年，汤斯和肖洛发表了一篇论文指出利用“受激辐射微波放大器”并在装有能发射可见光物质的容器前后端各安装一面反射镜，这就是激光装置的基本构造。梅曼利用看起来非常简单的方法，在1960年7月演示了世界第一台红宝石固体激光器。

20世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型激光器，它是在一种材料上制作的pn结二极管在正向大电流注入下，电子不断地向p区注入，空穴不断地向n区注入.于是，在原来的pn结耗尽区内实现了载流子分布的反转，由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快，在有源区发生辐射、复合，发射出荧光，在一定的条件下发生激光，这是一种只能以脉冲形式工作的半导体激光器。

半导体激光器发展的第二阶段是异质结构半导体激光器，它是由两种不同带隙的半导体材料薄层，最先出现的是单异质结构激光器(1969年)。单异质结注入型激光器(SHLD)是利用异质结提供的势垒把注入电子限制在GaAs PN结的P区之内，以此来降低阀值电流密度，其数值比同质结激光器降低了一个数量级，但单异质结激光器仍不能在室温下连续

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工作。1970年,实现了激光波长为9000A,室温连续工作的双异质CaAs—GaAIAs(砷化镓-镓铝砷)激光器。双异质结激光器(DHL)的诞生使可用波段不断拓宽,线宽和调谐性能逐步提高,其结构的特点是在P型和N型材料之间添加了仅有0.2tt.m厚的,不掺杂的,具有较窄能隙材料的一个薄层,因此注 A.00载流子被限制在该区域内(有源区),因而注入较少的电流就可以实现载流子数的反转。在半导体激光器件中，目前比较成熟,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。

从20世纪70年代末开始,半导体激光器明显向着两个方向发展,一类是以传递信息为目的的信息型激光器.另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器.在泵浦固体激光器等应用的推动下,高功率半导体激光器在20世纪90年代取得了突破性进展,其标志是半导体激光器的输出功率显著增加,国外千瓦级的高功率半导体激光器已经商品化,国内样品器件输出已达到600W。如果从激光波段的被扩展的角度来看,先是红外半导体激光器,接着是670hm红光半导体激光器大量应用,接着,波长为650nm、635nm的激光器问世,蓝绿光、蓝光半导体激光器也相继研制成功,l0mw量级的紫光乃至紫外光半导体激光器也在加紧研制中。

目前，垂直腔面发射激光器已用于千兆位以太网的高速网络。为了满足21世纪信息传输宽带化、信息处理高速化、信息存储大容量以及军用装备小型、高精度化等需要，半导体激光器的发展趋势主要在高速宽带LD、大功率ID、短波长LD、盆子线和量子点激光器、中红外LD等方面。目前，在这些方面取得了一系列重大的成果。

1.3本文研究的主要内容

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。半导体激光器的工作物质有几十种,例如砷化镓(GaAs),硫化镉(CdS)等,激励方式主要有电注入式,光泵式和高能电子束激励式三种。半导体激光器从最初的低温(77K)下运转发展到室温下连续工作；从同质结发展成单异质结,双

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异质结、量子阱(单,多量子阱)等多种形式。半导体激光器因其波长的扩展,高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展。半导体激光器的体积小、重量轻、成本低、波长可选择,其应用遍布临床、加工制造、军事,其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。

本文主要讲的是半导体激光器的发展历史、工作原理及应用。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,首先产生激光的具体过程有许多特殊之处,其次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。

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第2章 半导体激光器的原理

2.1半导体激光器工作原理

工作物质为半导体晶体的一类激光器，称为半导体激光器。其激励方式主要分为电注入式、电子束激励式和光泵浦式三种。绝大多数半导体激光器的激励方式是电注入式，即给PN 结加正向电压，使得结平面区域产生受激发射。这犹如一个正向偏置的二极管，因此半导体激光器又称为激光二极管。

如图2-1所示，简单的半导体激光器由带隙能量较高的P 型和N 型半导体材料和一层很薄的有源层构成。在PN 结加上正向偏置电压后，电子从N 区向P 区流动，空穴从P 区向N 区流动，在作用区内，电子和空穴复合产生光子。当注入电流较小时，注入结区的电子和空穴数目较少，此时只能自发辐射（荧光），光向四面八方传播；当注入电流大到一定程度时，便向外输出激光。

图2-1半导体激光器的结构

因此，半导体激光器是一种相干辐射光源，要使它能产生激光，必须具备三个基本条件：

(1)增益条件:建立起激射媒质(有源区)

内载流子的反转分布。在半

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导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注入必要的载流子来实现，将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。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。

(2)要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。对F-P腔(法布里-帕罗腔)半导体激光器可以很方便地利用晶体的与P-N结平面相垂直的自然解理面构成F-P腔。

(3)为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满意一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，最后形成激光而连续地输出。

可见在半导体激光器中,电子和空穴的偶极子跃迁是基本的光发射和光放大过程。对于新型半导体激光器而言,人们目前公认量子阱是半导体激光器发展的根本动力。量子线和量子点能否充分利用量子效应的课题已延至本世纪,科学家们已尝试用自组织结构在各种材料中制作量子点,而GaInN量子点已用于半导体激光器。另外,科学家也已经做出了另一类受激辐射过程的量子级联激光器,这种受激辐射基于从半导体导带的一个次能级到同一能带更低一级状态的跃迁,由于只有导带中的电子参与这种过程,因此它是单极性器件半导体激光器的工作特性。

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2.2激光的制造技术

激光制造技术包含两方面的内容，一是制造激光光源的技术；二是利用激光作为工具的制造技术。前者为制造业提供性能优良、稳定可靠的激光器以及加工系统，后者利用前者进行各种加工和制造，为激光系统的不断发展提供广阔的应用空间。两者是激光制造技术中不可或缺的环节，不可偏颇。激光制造技术具有许多传统制造技术所没有的优势，是一种符合可持续发展战略的绿色制造技术。例如：材料浪费少，在大规模生产中制造成本低；根据生产流程进行编程控制（自动化），在大规模制造中生产效率高；可接近或达到“冷”加工状态，实现常规技术不能执行的高精密制造；对加工对象的适应性强，且不受电磁干扰，对制造工具和生产环境的要求低；噪声低，不产生任何有害的射线与残剩，生产过程对环境的污染小等等。因此，为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光，尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。可以预言，激光制造技术必将以其无可替代的优势成为21世纪迅速普及的高新技术。

用于制造业中的激光系统即激光制造系统，一般由激光器、激光传输系统、激光聚焦系统、控制系统、运动系统、传感与检测系统组成，其核心为激光器。

激光作为热源或光源（能量）是激光制造中的“刀具”或“工具”。该“刀具”或“工具”的质量直接影响着加工制造的结果。激光光束质量的好坏可以采用光束远场发散角、光束聚焦特征参数值Kf和衍射极限倍因子M2(M)或光束传输因子K值来表示。对小功率激光器，工作物质均匀稳定，一般可以实现基模输出，其光束横截面能量分布为高斯分布，且在传输过程中保持不变，光束质量较好；对于大功率激光器，一般不易得到基模输出，输出的往往为多模激光束，激光光束质量变差。目前工业上常用的大功率激光器有CO2激光器和YAG激光器两种。大功率激

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光器的工业应用领域很广，激光切割、激光焊接都需要优良的光束质量，而追求高光束质量的大功率激光是工业用激光器不断发展的目标。

从1964年第一台CO2激光器出现到现在，经过近四十年的发展，从封离式CO2激光器、慢速轴流CO2激光器、横流CO2激光器，到高频罗兹泵型快速轴流、射频turbo型快速轴流以至目前出现的扩散型SlabCO2激光器的发展中可以看到，一方面激光输出功率不断提高，体积不断缩小，另一方面激光器的效率不断提高，光束质量越来越好。扩散型Slab CO2激光器光束横截面上光强分布接近高斯分布，具有极好的光束质量，在加大的激光加工工作区焦点的漂移很小，非常有利于大范围激光传输与聚集，这对大尺寸工件的切割应用非常重要。

工业用固体YAG激光器也经历了从小功率灯泵浦（棒状）、灯泵浦（板条）、双灯泵浦（多棒）到光纤泵浦（棒状）、半导体泵浦（棒状）和片状固体激光器的过程。由于受工作物质热物理性质的制约，YAG激光光束质量模式相对较差。如何提高光束质量和激光功率，仍是YAG激光器面临的主要问题。

值得注意的是近年来发展起来的半导体激光器。半导体激光器具有小型化、频率极高、与光纤良好耦合、易于调制等优良特性，因而具有广阔的应用前景。要在不同产业中广泛应用激光制造技术，很大程度上要依赖于激光加工系统的性能与工艺。欧、美、日一些国家在新光源、加工系统及工艺等方面的研究与开发就从未降温过。随着激光工作物质的研究与开发、器件与单元技术的改进和创新，以高性能、宽波段、大功率为特征的激光取得了蓬勃的发展，如紫外光输出的KrF、ArF准分子激光器、倍频激光器等。尤其是高功率光纤激光的出现，使激光制造的移动式定位加工变得更加便利。

2.3半导体激光器的工作特性

1.P-I特性

若半导体激光器注入电流I，其两端会产生正向电压U，非平衡载流子复合后将产生光功率P，激光器的静态工作特性主要是端电压U和注入

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电流I的特性曲线，输出光功率随注入电流变化的P-I特性曲线以及光谱特性。半导体激光器的这一特性可以反映出其PN结特性的优劣，通过大电流下的正向V-I特性可估算出串联电阻。图2-2是典型半导体激光器V-I 特性曲线示意图。

图2-2 半导体激光器V-I特性曲线

半导体激光器的P-I特性（又称L-I特性），描述了激光器光功率P0随注入电流I的变化规律，是使用半导体激光器的系统进行设计的重要依据。半导体激光器只有在其PN结上加大的正向电压，流入激光器的注入电流足够大时，才能产生激光，理想的输出P-I特性曲线如图2-3所示。

图2-3半导体激光器P-I特性曲线

从理论上讲，当半导体激光器工作在额定范围内时，输出光功率P 与注入电流I应该是严格线性的关系，其一阶微分曲线应该是一条近似水

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平的直线。如果在一阶微分曲线上出现了明显的拐点，或者是说该曲线不够平滑，那么就认为该半导体激光器有缺陷。也就是说，当该半导体激光器工作在出现拐点的驱动电流时，其输出光功率与注入电流值不成线性比例关系。由于输入电流与输出光功率呈线性关系，半导体激光器具有易于调制的重要特性，即可以通过调制输入电流，对半导体激光器的输出光强进行直接调制。

2.方向性

由于半导体激光器的谐振腔短小,激光方向性较差,在结的垂直平面内,发散角最大,可达20°—30°；在结的水平面内约为10°左右。

3.效率

量子效率η=每秒发射的光子数/每秒到达结区的电子空穴对数温度为77K时,GaAs激光器量子效率达70%-80%；温度为300K时,降到30%左右。功率效率η1=辐射的光功率/加在激光器上的电功率。由于各种损耗,目前的双异质结器件,室温时的η1最高10%,只有在低温下才能达到30%-40%。

4.光谱特性

由于半导体材料的特殊电子结构,受激复合辐射发生在能带(导带与价带)之间,所以激光线宽较宽,GaAs激光器,室温下谱线宽度约为几纳米,可见其单色性较差。输出激光的峰值波长:77K 时为840nm；300K时为902nm。

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第3章半导体激光器的应用

半导体激光器是成熟较早,进展较快的一类激光器,它的波长范围宽、制作简单、成本低、易于大量生产、并且体积小、重量轻、寿命长。因此,品种发展快、应用范围广,目前已超过300种。半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网,850hm波长的半导体激光器适用于1Gh/s局域网,1300hm-1550hm波长的半导体激光器适用于10Gb局域网系统。半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术。半导体激光器在激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面获得了广泛的应用,形成了广阔的市场。

1978年,半导体激光器开始应用于光纤通信系统,半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统。由于半导体激光器有着超小型,高效率和高速工作的优异特点,所以这类器件的发展,一开始就和光通信技术紧密结合在一起,它在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光耦合等方面有重要用途。半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展。到如今，它是当前光通信领域中发展最快,最为重要的激光光纤通信的重要光源。半导体激光器再加上低损耗光纤,对光纤通信产生了重大影响,并加速了它的发展。因此可以说,没有半导体激光器的出现,就没有当今的光通信。GaAs/GaAIAs双异质结激光器是光纤通信和大气通信的重要光源。如今,凡是长距离,大容量的光信息传输系统无不都采用分布反馈式半导体激光器(DFB—LD)。半导体激光器也广泛地应用于光盘技术中,光盘技术是集计算技术,激光技术和数字通信技术于一体的综合性技术是大容量,高密度,快速有效和低成本的信息存储手段,它需要半导体激光器产生的光束将信息写入和读出。

下面是几种常用的半导体激光器的应用：

量子阱半导体大功率激光器在精密机械零件的激光加工方面有重要应用,同时也成为固体激光器最理想的高效率泵浦光源。由于它的高效率,

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高可靠性和小型化的优点,导致了固体激光器的不断更新，在印刷业和医学领域,高功率半导体激光器也有应用。另外,如长波长激光器(1976年,人们用GaInAsP/lnP实现了长波长激光器)用于光通信,短波长激光器用于光盘读出。自从NaKamura实现了GatnN/QaN蓝光激光器,可见光半导体激光器在光盘系统中得到了广泛应用,如CD播放器,DVD系统和高密度光存储器。可见光面发射激光器在光盘,打印机,显示器中都有着很重要的应用,特别是红光,绿光和蓝光面发射激光器的应用更广泛。蓝绿光半导体激光器用于水下通信,激光打印,高密度信息读写,深水探测及应用于大屏幕彩色显示和高清晰度彩色电视机中。总之,可见光半导体激光器在用作彩色显示器光源,光存贮的读出和写入,激光打印,激光印刷,高密度光盘存储系统,条码读出器以及固体激光器的泵浦源等方面有着广泛的用途。量子级联激光的新型激光器应用于环境检测和医检领域。另外,由于半导体激光器可以通过改变磁场或调节电流实现波长调谐,且已经可以获得线宽很窄的激光输出,因此利用半导体激光器可以进行高分辨光谱研究。可调谐激光器是深入研究物质结构而迅速发展的激光光谱学的重要工具。大功率中红外(3—5U,)LD在红外对抗,红外照明,激光雷达,大气窗121,自由空闻通信,大气监视和化学光谱学等方面有广泛的应用。

绿光到紫外光的垂直腔面发射器在光电子学中得到了广泛的应用,如超高密8度,光存储。近场光学方案被认为是实现高密度光存储的重要手段.垂直腔面发射激光器还可用在全色平板显示,大面积发射,照明,光信号,光装饰,紫外光刻,激光加工和医疗等方面。

如前所述,半导体激光器自20世纪80年代初以来,由于取得了DFB 动态单纵模激光器的研制成功和实用化，量子阱和应变层量子阱激光器的出现，大功率激光器及其列阵的进展，可见光激光器的研制成功，面发射激光器的实现，单极性注入半导体激光器的研制等等一系列的重大突破，半导体激光器的应用越来越广泛，半导体激光器已成为激光产业的主要组成部分，目前已成为各国发展信息，通信，家电产业及军事装备不可缺少的重要基础。

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第4章半导体激光器的发展现状和发展趋势

4.1半导体激光器的发展现状

世界激光器市场发展现状世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占55%，欧州占22%，日本及太平洋地区占23%。在世界激光市场上日本在光电子技术方面占首位，美国占第二位，在激光医疗及激光检测方面则美国占首位。

一、美国激光产业发展现状

在激光医疗方面，美国处于世界领先地位。激光医疗设备不仅在美国获得广泛应用，而且大量出口，美国的激光医疗设备由美国食品药物管理局（FDA）统一管理，只有经过批准注册方可使用和生产，这样就保证了激光医疗设备的产品的质量和可靠性与安全性。据统计，美国医院进行的2100万例手术中已有250万例使用CO2激光手术刀，占总手术的12%，美国全国2/3的门诊机构已拥有激光医疗设备。在美国新的激光医疗仪器和医疗技术不断出现。例如，美国每年有20-25万椎间盘突出病人，其中10-20%可以用激光进行切除；美国有1400万人希望除去身上的纹身；美国每年诊断有45万例患者有肾结石，其中1/3用内窥镜技术或激光碎石术治疗；用准分子激光作角膜刻划来矫正视力已作了2万多例，200-300台准分子激光器在美国销售，用于治疗近视眼，产值约8000-12000万美元；去掉皮肤皱纹的方法称为皮肤再光滑激光疗法，在美国每次治疗的价格从800美元到4500美元（不包括保险费），由此估算出皮肤再光滑的市场规模可达15亿美元，因而吸引了至少8家公司为皮肤再光滑激光疗法推出CO2激光系统。

二、日本激光产业发展现状

日本激光医疗始于Ar激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、内科Nd：YAG激光内窥镜等迎来了光能热利用激光医疗第一代。随着激光技术的进步，激光化学效益治疗法诞生，开辟了激光医疗的光明大道。现今，日本几乎所有医疗领域中都应用了激光。

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日本利用Nd：YAG倍频激光（532nm）的医用激光器，其基波功率为60W，调谐波功率约20W，通过KTP变换波长，已在医疗上广泛使用。

日本利用激光治疗癌症十分积极，主要是Ar激光激励、闪光灯激励、准分子激励的染料激光器。随着光纤技术的发展，它们是非切开治疗体腔内癌的划时代的新手段，还能治疗血管狭窄、闭塞、给心脏外科带来革命。光纤腹腔镜已顺利走上应用轨道，不动手术的腹腔内疾患激光治疗法，对高龄人口结构的日本具有重要的、现实的意义。

准分子的紫外光束有良好的光化学效应，适宜于非热性切开、切除、并能抑止红外光束所常见的切开部的热变性和炭化，一部分ArF激光器（角腊在193nm附近有吸收带）适用于角膜切开，进行眼科近视治疗的角膜手术，但能否保持治疗效果仍有疑问。ArF激光有优秀的骨切开功能，在整形外科中大有用武之地。日本防卫医科大学最近在临床试用准分子激光清除严重烧伤（死）皮肤组织，时间短、痛苦少，并能有选择地控制照射，无紫外线过量而致癌之忧的新技术。

波长780-830nm，功率10-1200mW 的GaAlAs激光器用眼科白内障、眼睑异常治疗、外科皮肤肌肉切开、神经科神经纤维伸长抑制、循环系的血流、皮肤温度控制、减轻疼痛等。不久的将来，半导体激光激励小型激光器一旦实现，激光医疗应用将会出现飞跃。自由电子激光器将是今后医疗领域的台柱，是未来医用激光设备的代表。激光医疗的主要课题是治癌，并为治疗艾滋病、疑难怪症带来福音。

日本激光医学研究虽然比较活跃，但是从日本光电子产业技术振兴协会发表的统计数字来看，日本医用激光装置的总产值约30亿日元，按目前美元对日元的比价不足3000万美元，在日本光电子设备中所占份额是最小的。

4.2半导体激光器产业发展趋势

一、激光器研究向固态化方向发展，半导体激光器和半导体泵浦固体激光器成为激光加工设备的主导方向。由于半导体激光器和半导体泵浦固体激光器自身所具有的高光电转换效率、更小的体积以及更优化的

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