(优选)半导体激光器参数详解.
半导体激光治疗仪采购招标技术参数
半导体激光治疗仪采购招标技术参数一、基本参数1.1光源类型：半导体激光器1.2 治疗波长范围：650nm-980nm1.3出光方式：连续波或脉冲波1.4 光束直径：可调节范围不小于2mm-10mm1.5输出功率范围：可调节范围不小于0-10W1.6光束质量：TEM00二、能量调节2.1 能量密度范围：可调节范围不小于0-100J/cm²2.2能量剂量范围：可调节范围不小于0-1000J2.3能量调节步长：不大于0.1J三、工作模式3.1单发模式：提供单次激光脉冲输出功能3.2多发模式：提供多次激光脉冲输出功能，可调节脉冲间隔时间3.3连续波模式：提供连续波激光输出功能四、激光传输系统4.1纤维长度：不小于2m4.2 纤维直径：不大于1mm4.3纤维光衰减：不大于0.5dB/m4.4纤维接头：标配FC接头五、安全性能5.1光束外包界面温度：不高于40℃5.2 光束带宽：不小于1mm5.3光束形状：稳定且均匀六、控制系统6.1控制方式：手动以及触摸屏控制6.2显示器：彩色液晶触摸屏，显示激光输出参数6.3控制板：高精度控制板，响应时间不大于5s七、外观设计7.1 外观尺寸：不大于50cm×40cm×30cm7.2外壳材质：防火、防静电、防腐蚀材质7.3外壳颜色：可定制，不易褪色八、功率供应8.1输入电源：220VAC±10%，50/60Hz8.2功率消耗：不大于500W九、附件与配件要求9.1光纤：提供至少2根光纤，长度不小于2m，标配FC接头9.2冷却系统：提供冷却系统，冷却时间不大于3分钟9.3 保护眼镜：提供适用的激光眼镜，波长覆盖范围650nm-980nm十、质保及售后服务10.1产品质保期：不少于1年10.2售后服务：提供终身维修和技术支持服务10.3产品培训：提供操作使用培训服务，包括操作手册、视频教程等以上是半导体激光治疗仪采购招标技术参数的要求，供参考使用。
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
半导体激光器主要性能参数定义
半导体激光器1．P-I 特性及阈值电流P-I特性揭示了LD输出光功率与注入电流之间的变化规律，因此是LD最重要的特性之一。
典型的激光器P-I曲线由P-I曲线可知，LD是阈值型器件，随注入电流的不同而经历了几个典型阶段。
•当注入电流较小时，有源区里不能实现粒子数反转，自发辐射占主导地位，LD发射普通的荧光，光谱很宽，其工作状态类似于一般的发光二极管。
•随着注入电流的加大，有源区里实现了粒子数反转，受激辐射开始占主导地位，但当注入电流仍小于阈值电流时，谐振腔里的增益还不足以克服损耗，不能在腔内建立起一定模式的振荡，LD发射的仅仅是较强的荧光，称为“超辐射”状态。
• 只有当注入电流达到阈值以后，才能发射谱线尖锐、模式明确的激光，光谱突然变窄并出现单峰（或多峰）。
2．激光器线宽半导体的激光器的线宽是多少？有的用nm 表示，有的用Hz 表示，计算公式是什么？经常会提到激光器的线宽<0.0001 nm 换算成“Hz”是多少赫兹啊？线宽即为激光某一单独模式的光谱宽度，一般表达形式：nm ，Hz ，cm-1。
该参数与激光本身的波长由关系。
例：比如波长为1064nm, 线宽0.1nm ，则换算为Hz 单位：GHz v 5.261065.21.010641010310298=⨯=⨯⨯⨯=∆3. 边模抑制比（SSR ） 边模抑制比是指在发射光谱中，在规定的输出功率和规定的调制（或CW ）时最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。
边模抑制比示意图4.振荡腔HR AR谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。
凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外; 沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。
为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。
口腔半导体激光治疗机技术参数
口腔半导体激光治疗机技术参数•功能用途：
1 根管治疗：根管消毒、盖髓术；
2 牙周治疗：牙周袋消毒、种植体周炎、牙周手术等；
3 手术操作：牙龈成形术、系带切除、排龈、种植体暴露、前庭沟加深
术、止血等；
4 生物理疗：粘膜白斑、扁平苔藓、口腔溃疡、颞下颌关节病（快速消除
症状）；
5 口腔美容：牙齿美白；
6 生物刺激：各种微创拔牙、上颌窦手术、种植手术、牙槽手术后使用。
•技术参数:
1 最大功率：≥14W
2 波长范围：955～985nm，
3 最高频率≥10,000 Hz
4 重量：≤1.5KG
5 工作周期可调；工作模式有连续波、间断波和峰值脉冲。
6 光纤：200um
7 电池：内置式可充电锂电池；
8 配置2支治疗用手机，可交替使用
9 可设置医生程序数量≥6个，且每套程序拥有密码保护
10 自编程序≥24个，快捷程序≥12个
11 直观化用户导航功能，只需通过触摸屏就可以进入应用程序
12 中文操作界面
三、售后服务
1、维修响应时间≤4小时
2、由原厂工程师负责安装和培训。
半导体激光器常用参数的测定
半导体激光器常⽤参数的测定半导体激光器常⽤参数的测定⼀实验⽬的：掌握半导体激光器常⽤的电学参数及其测试⽅法⼀实验基本原理1、普通光源的发光——受激吸收和⾃发辐射普通常见光源的发光（如电灯、⽕焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作⽤时，原⼦中的电⼦就会吸收外来能量⽽从低能级跃迁到⾼能级，即原⼦被激发。
激发的过程是⼀个“受激吸收”过程。
处在⾼能级（E2）的电⼦寿命很短（⼀般为10－8～10－9秒），在没有外界作⽤下会⾃发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产⽣光（电磁波）辐射。
辐射光⼦能量为12E E h -=ν这种辐射称为⾃发辐射。
原⼦的⾃发辐射过程完全是⼀种随机过程，各发光原⼦的发光过程各⾃独⽴，互不关联，即所辐射的光在发射⽅向上是⽆规则的射向四⾯⼋⽅，另外未位相、偏振状态也各不相同。
由于激发能级有⼀个宽度，所以发射光的频率也不是单⼀的，⽽有⼀个范围。
在通常热平衡条件下，处于⾼能级E2上的原⼦数密度N2，远⽐处于低能级的原⼦数密度低，这是因为处于能级E 的原⼦数密度N 的⼤⼩时随能级E 的增加⽽指数减⼩，即N ∝exp(-E/kT)，这是著名的波⽿兹曼分布规律。
于是在上、下两个能级上的原⼦数密度⽐为]/)(exp[/1212kT E E N N --∝式中k 为波⽿兹曼常量，T 为绝对温度。
因为E2>E1，所以N2《N1。
例如，已知氢原⼦基态能量为E1＝－13.6eV ，第⼀激发态能量为E2=-3.4eV ，在20℃时，kT≈0.025eV，则0)400exp(/12≈-∝N N可见，在20℃时，全部氢原⼦⼏乎都处于基态，要使原⼦发光，必须外界提供能量使原⼦到达激发态，所以普通⼴义的发光是包含了受激吸收和⾃发辐射两个过程。
⼀般说来，这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四⾯⼋⽅发射，更使能量分散了。
2、受激辐射和光的放⼤由量⼦理论知识知道，⼀个能级对应电⼦的⼀个能量状态。
半导体激光器讲解PPT课件
光纤通信基础
可编辑
§4.半导体激光二极管LD(续）
14针双列直插式封装：
2019/11/7
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光纤通信基础
可编辑
§4.半导体激光二极管LD(续）
蝶式封装：
2019/11/7
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光纤通信基础
可编辑
§5.分布反馈激光二极管（DFB--LD）
无集总式反射机构（F-P），由有源区波导上的 Bragg光栅提供反射功能，
2019/11/7
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光纤通信基础
可编辑
§4.半导体激光二极管LD(续）
同轴激光器的封装：
2019/11/7
33
光纤通信基础
可编辑
§4.半导体激光二极管LD(续）
插拔式同轴封装：
2019/11/7
34
光纤通信基础
可编辑
§4.半导体激光二极管LD(续）
尾纤式同轴封装：
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Eg=h
2019/11/7
4
光纤通信基础
可编辑
§2.半导体中光的发射和激射原理(续）
本征半导体（I型）：杂质、缺陷极少的纯净、 完整的半导体。
电子半导体（N型）：通过掺杂使电子数目大 大地多于空穴数目的半导体。（GaAs-Te）
空穴半导体（P型）：通过掺杂使空穴数目大 大地多于电子数目的半导体。（GaAs-Zn）
原理：Bragg光栅周期，发射波长满足 2=m/n (m=0,1,2,……)
干涉增强方向 2sin=m/n
特点：单纵模特性好（边模抑制比可达35dB以上） 窄线宽，波长选择性好； 温度特性好，波长温度飘移为0.09nm/℃, 调制特性好，
2019/11/7
785半导体激光器参数
785半导体激光器参数
半导体激光器是一种利用半导体材料产生激光的器件。
它的参
数包括以下几个方面：
1. 波长，半导体激光器的波长是指其产生的激光的波长范围，
常见的波长包括可见光范围和红外光范围，如800纳米、850纳米、1310纳米等。
2. 输出功率，输出功率是指半导体激光器输出的激光功率，通
常以毫瓦（mW）为单位。
不同类型的半导体激光器具有不同的输出
功率，可以从几毫瓦到数百毫瓦不等。
3. 调制带宽，调制带宽是指半导体激光器可以进行调制的频率
范围，这对于一些需要进行调制的应用非常重要，比如光通信领域。
4. 工作温度范围，半导体激光器的工作温度范围也是其重要参
数之一，不同的半导体材料和器件结构对温度的稳定性要求不同，
一般来说工作温度范围可以从零下几十摄氏度到上百摄氏度不等。
5. 调制深度，调制深度是指半导体激光器进行调制时输出光功
率的变化范围，通常以百分比表示。
调制深度越大，激光器的调制性能越好。
6. 散热要求，半导体激光器在工作过程中会产生热量，因此散热是一个重要的参数。
散热要求包括散热结构、散热材料和散热性能等方面。
总的来说，半导体激光器的参数涉及到光学、电学、热学等多个方面，不同的应用对其参数有不同的要求，因此在选择和设计半导体激光器时需要综合考虑这些参数。
半导体激光器
LD的发光过程
• 注入电流,即注入载流子； • 在有源区形成粒子数反转,导带电子不稳定,少数
电子自发跃迁到价带,产生光子； • 1个光子被导带中电子吸收跃迁到价带,同时释放
出2个相干光子,持续这个过程,直到释放出多个相 干光子,即在合适的腔内振荡放大； • 光子稳定振荡,光能量大于总损耗时,LD开始工作，
1. 受激辐射和粒子数反转分布
2. 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的 效应，
3.
在物质的原子中,存在许多能级,最低能级E1
称为基态,能量比基态大的能级Ei i=2, 3, 4 … 称
为激发态， 热力学平衡状态下,在较低能级上比
较高能级上存在较多的电子
4. 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态 之间的跃迁有三种基本方式：受激吸收 本征吸 收 自发辐射 受激辐射
P区
能量
p
E
c
P区
p
E
v
内部电场
PN 结空 间电 荷区
扩散 漂移
N区
n
E
c
a P-N结内载流子运动；
势垒
E
f
N区
n
E
v
图 3.3 PN
b 零偏压时P-N结 的能带倾斜图
p
E
c
hf
p
Ef
p
Ev
n
E
c
n
hf
Ef
n
Ev
内部电场
外加电场
电子，
空穴
正向偏压下P-N结能带图
获得粒子数反转分布
增益区 作用区 的产生：
镜构成,并被称为法布里-珀罗 Fabry Perot, FP 谐振腔， 由于谐振腔内的激活物质具有粒子数反转分布,可以用它产生
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未镀膜： T=(0.92)7=55.7%
这比没有经过镀膜处理的系统提高了约25％的透射能量
减反射膜或者叫增透膜 分束膜 反射膜 滤光片 其他特殊应用的膜
通过提高快轴方向 的填充密度提高 光束质量
两束相互垂直的线偏振光通过偏振耦合成圆偏振光， BPP不变，功率提高一倍，等效提高光束质量一倍
半导体激光器参数
德国Laserline
北京工业大学 输出功率：1000W 光束质量： 12mm•mrad
BPP： beam-parameter product
•光束质量表征光束的可汇聚程度 •光参积是一个不变量
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
din dcore
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
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
polarizat ion mult iplexing
diode laser
fast- & slow axis
•难点：非球面微柱透镜 的加工
椭球面方程
单元器件：
X0为周期 阵列器件：
慢轴方向孔径较低，利用普通石英玻璃，柱透镜阵列对 半导体激光阵列进行准直。
激光bar的BPP及其对称化
阵列光束的对称化 堆光束的对称化
反射率的控制 高反及增透
反射率与偏振态的控制 偏振分束
例：单层减反膜
折射率为1.52的玻璃敷有折射率为1.38的氟化镁薄膜后， 单面的反射损失可从4.2%减少到1.5%左右，例如7块平 板系统镀膜后，在参考波长上总的透射率可近似地估计为：
in 2 arcsin(N.A.) N.A.=0.22 < 25.4°
阵列和单元器件快轴方向上光束质量一致； 阵列慢轴方向上光束质量是多个单元器件的叠加。
并非有源区越薄，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
N.A.=nsin
•高数值孔径要求使用高 折射率材料
collimation
spatial mult iplexing
spatial multiplexing
polarization multiplex.
wavelength multiplex.
wavelength multiplexing
1
2
3