半导体激光器的原理及应用 摘要:半导体激光器的发展迅速,以其独特的性能及优点获得了广泛的应用. 本 文介半绍了半导体激光器的原理、结构、进展。还介绍了半导体激光器在激光测距、激光引信、激光制导跟踪、激光瞄准和告警、激光通信、光纤陀螺以及国民经济等各个领域中的应用。大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。 关键词:半导体激光器 原理与应用 未来前景 半导体激光器是以半导体材料(主要是化合物半导体)作为工作物质,以电流注入作为激励方式的一种小型化激光器。世界上的第一台半导体激光器是同质结的,即和普通的p—n结极管一样。这种同质结激光器有源区的厚度为电子扩散长度量级(微米量级),阈值电流密度需达到105A/cm2,因此只能在液氮温度(77K)和脉冲状态下工作。 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,如GaAs,GaAlAs所组成,最先出现的是单异质结构激光器(1969年)。单异质结注人型激光器(SHLD)是利用异质结提供的势垒把注入电子限制在GaAsP一N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工作。 1970年,双异质结激光器(DHL)利用波段不断拓宽,线宽和调谐性能逐步提高,在P型和n型材料之间生长了仅有0.2Eam厚的,不掺杂的,具有较窄能隙材料的一个薄层,因此注人的载流子被限制在该区域内(有源区),因而注人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,实现了激光波长为9000Å。室温连续工作的双异质结砷化稼一稼铝砷激光器。 1978年出现了世界上第一只半导体量子阱激光器(QWL),它大幅度地提高了半导体激光器的各种性能。后来,又由于MOCVD,MBE生长技术的成熟,能生长出高质量超精细薄层材料,之后,便成功地研制出了性能更加良好的量子阱激光器。 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。20世纪90年代,连续输出功率在100以上,脉冲输出功率在5W以上的高功率半导体激光器取得了突破性进展。