半导体激光器结构

时间:2024-05-30 12:43:24编辑:阿奇

半导体激光器产生激光输出的基本条件是哪些

下面这些是引用百度百科的:
半导体复合发光达到受激发射(即产生激光)的必要条件是:①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时,占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数,就形成了粒子数反转分布。②光的谐振腔在半导体激光器中,谐振腔由其两端的镜面组成,称为法布里一珀罗腔。③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收。
半导体激光器是依靠注入载流子工作的,发射激光必须具备三个基本条件:
(1)要产生足够的 粒子数反转分布,即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数;
(2)有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用,使受激辐射光子增生,从而产生激光震荡;
(3)要满足一定的阀值条件,以使光子增益等于或大于光子的损耗。
半导体激光器工作原理是激励方式,利用半导体物质(即利用电子)在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈,产生光的辐射放大,输出激光。


以半导体激光器为例说明产生激光的原理和条件

听我娓娓道来。

首先,激光的英文叫Laser light amplification by stimulated emission of radiation. 就是通过受激发射实现光放大。

光通过谐振腔的选模作用和增益介质的放大作用,经过震荡和放大,实现拥有单色性、准直性、相干性非常好的光束,这个就是激光。

激光器有很多种类型,但他的必要组成部分无外乎: 谐振腔、增益介质、泵浦源。
形成激光的一个重要条件是,粒子数反转,就是导带的粒子数密度大于价带(半导体)或高能级的粒子数密度大于低能级(气体或固体),激光的现象就是在这样一种偏离了平衡态的稳态。

半导体激光器比起固体激光器和气体激光器,结构上还是有很大区别的。半导体激光器一般是三层或多层异质结结构,这样由于折射率的的内大外小自然构成了光约束,又由于异质结结构形成的量子井结构(最早的半导体激光器不是量子井结构的,随着MBE的半导体加工技术的应用,单井和多井结构得以实现),对载流子形成了约束,使受激发射大都发生在增益介质的带边,这样就大大提高了激光器的效率。 半导体激光器是电泵浦的,不同于气体激光器或固体激光器的光泵浦。

半导体激光器的工作过程是这样的,由于外加电场的作用,载流子开始移动,由于量子井的存在,载流子开始在量子井中堆积,然后一部分导带的电子会自发跃迁回价带放出一个能量等于带隙宽度(band gap)的光子,这个过程叫自发发射,一部分自发发射的光子会被吸收,再放出两个光子,这个过程叫受激发射,这样自发发射的光子成为了最初的泵浦光,然后不断的发生受激发射,受激发射的光子会在增益介质中不断震荡,不断的使更多的光子受激发射出来,当外加电场强度达到粒子数反转所需强度之后一段时间,便会有稳定的激光输出了。

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这个过程当中有很多很多细节问题,不明白可以问我。


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