半导体激光器的应用

半导体激光器的应用

半导体激光在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。

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。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。

半导体激光器是成熟较早,进展较快的一类激光器,由于它的波长范围宽,制作简单,成本低,易于大量生产,并且由于体积小,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一1550nto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,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—5邮,)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，最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。

半导体激光器的发展现状和发展趋势：

一是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

优化的光模式，成为目前发展最为理想、迅速的激光器。半导体激光器以及半导体泵浦固体激光器的最高功率已达到了6KW，并逐步实现了设备的小型化和实用化，以其所具有的这些优势，半导体泵浦固体激光器和半导体激光器在工业激光加工、激光医疗等多个应用领域成为主流激光器，并将取代一些传统激光器的应用，例如灯泵浦的Nd:YAG激光器。

二是激光技术对产品投入产出比和技术基础的优化作用更加明显，融合在产品与服务中的技术含量越来越高。飞行激光打标和彩色打标技术深受市场青睐，原因在于其控制软件实现了根据不同的颜色要求，控制不同波长的激光，不同工作时间的输出，提高了激光标记设备的使用范围。德国著名的通快公司最近推出的激光打标机，均装配了远程监控与测试系统，通过对270多个探测点的数据反馈，售后服务工程师可以准确判断设备的运行情况并实施远程诊断，解决了顾客的后顾之忧。

三是激光技术与众多新兴学科相结合，更加贴近人们的日常生活。激光美容技术深受越来越多女性的青睐，反映出激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围的不断扩大。

四是激光产业界并购盛行，各公司力争成为行业巨头。德国著名的通快公司（Trumpf）通过兼并、重组，现有7家从事激光产品生产的企业，其中包括知名的哈斯公司（Haas）。美国相干公司（Coherent）在2001年初将医疗激光集团出售给以色列ESC/Sharplan公司后，购买了几家从事工业激光产品制造的公司，专著于工业激光领域的技术研究和产品开发。ESC/Sharplan 与Coherent合并组成的Lumenis公而司，其在世界医疗激光领域中的“龙头”地位无人能撼。这些大型企业的形成，一方面推动了激光应用技术与产业走向新的发展阶段，另一方面也表明这些厂商正在谋求对激光技术前沿。