激光二極管是什么?激光二極管(LaserDiode)的LASER是取"LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation(基于受激發(fā)射的光放大)"的首字母組成的縮寫單詞,激光二極管也被稱為半導(dǎo)體激光器,通常簡稱為LD。接下來我們一起來看看激光二極管的性能特點(diǎn)及應(yīng)用。由于可產(chǎn)生波長及相位等性質(zhì)完全一樣的光,因此相干性高(coherent)是其比較大特點(diǎn)。利用注入電流產(chǎn)生的光在2片鏡片之間往返放大,直至激光振蕩。簡單的說,激光二極管也可以說成是一個(gè)通過反射鏡將光放大的發(fā)光LED。為了避免激光二極管因承受過大的反向電壓而造成擊穿損壞,可在其兩端反并聯(lián)上快速硅二極管。河南激光二極管銷售代理
主要種類編輯DFB-LDF-P(法布里-珀羅)腔LD已成為常規(guī)產(chǎn)品,向高可靠低價(jià)化方向發(fā)展。DFB-LD的激射波長主要由器件內(nèi)部制備的微小折射光柵周期決定,依賴沿整個(gè)有源層等間隔分布反射的皺褶波紋狀結(jié)構(gòu)光柵進(jìn)行工作。DFB-LD兩邊為不同材料或不同組分的半導(dǎo)體晶層,一般制作在量子阱QW有源層附近的光波導(dǎo)區(qū)。這種波紋狀結(jié)構(gòu)使光波導(dǎo)區(qū)的折射率呈周期性分布,其作用就像一個(gè)諧振控,波長選擇機(jī)構(gòu)是光柵。利用QW材料尺寸效應(yīng)和DFB光柵的選模作用,所激射出的光的譜線很寬,在高速率調(diào)制下可動(dòng)態(tài)單縱模輸出。內(nèi)置調(diào)制器的DFB-LD滿足光發(fā)射機(jī)小型、低功耗的要求。河南激光二極管銷售代理產(chǎn)生激光的三個(gè)條件是:實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件和諧振條件產(chǎn)生光的受激發(fā)射的首要條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
發(fā)光二極管是一種特殊的二極管,發(fā)光二極管由半導(dǎo)體芯片組成,這些半導(dǎo)體材料會(huì)預(yù)先通過注入或摻雜等工藝以產(chǎn)生pn結(jié)結(jié)構(gòu)。與其它二極管一樣,發(fā)光二極管中電流可以輕易地從p極(陽極)流向n極(負(fù)極),而相反方向則不能。兩種不同的載流子:空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向pn結(jié)。當(dāng)空穴和電子相遇而產(chǎn)生復(fù)合,電子會(huì)跌落到較低的能階,同時(shí)以光子的方式釋放出能量。它所發(fā)出的光的波長,及其顏色,是由組成pn結(jié)的半導(dǎo)體物料的禁帶能量所決定。由于硅和鍺是間接禁帶材料,在這些材料中電子與空穴的復(fù)合是非輻射躍遷,此類躍遷沒有釋出光子,所以硅和鍺二極管不能發(fā)光。發(fā)光二極管所用的材料都是直接禁帶型的,這些禁帶能量對應(yīng)著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。在發(fā)展初期,采用砷化鎵(GaAs)的發(fā)光二極管只能發(fā)出紅外線或紅光。隨著材料科學(xué)的進(jìn)步,人們已經(jīng)制造出可發(fā)出更短波長的、各種顏色的發(fā)光二極管。以下是傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無機(jī)半導(dǎo)體物料和所它們發(fā)光的顏色:鋁砷化稼(AlGaAs)-紅色及紅外線鋁磷化稼(AlGaP)-綠色aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘紅色,橙色,黃色,綠色磷砷化稼(GaAsP)-紅色,橘紅色,黃色
特色當(dāng)激光二極管注入電流在臨界電流密度以下時(shí),發(fā)光機(jī)制主要是自發(fā)放射,光譜分散較廣,頻寬大約在100到500埃(埃=10-1奈米,原子直徑的數(shù)量級就是幾個(gè)?!抵g。但當(dāng)電流密度超過臨界值時(shí),就開始產(chǎn)生振蕩,***只剩下少數(shù)幾個(gè)模態(tài),而頻寬也減小到30埃以下。而且,激光二極管的消耗功率極小,以雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光為例,比較大的額定電壓通常低于2伏特,輸入電流則在15到100毫安之間,消耗功率往往不到一瓦特,而輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦特以上。激光二極管的特色之一,是能直接從電流調(diào)制其輸出光的強(qiáng)弱。因?yàn)檩敵龉夤β逝c輸入電流之間多為線性關(guān)系,所以激光二極管可以采用模擬或數(shù)字電流直接調(diào)制輸出光的強(qiáng)弱,省掉昂貴的調(diào)制器,使二極管的應(yīng)用更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。激光二極管發(fā)射的激光有可能對人眼造成傷害。
產(chǎn)生激光的三個(gè)條件是:實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件和諧振條件。產(chǎn)生光的受激發(fā)射的首要條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn),在半導(dǎo)體中就是要把價(jià)帶內(nèi)的電子抽運(yùn)到導(dǎo)帶。為了獲得離子數(shù)反轉(zhuǎn),通常采用重?fù)诫s的P型和N型材料構(gòu)成PN結(jié),這樣,在外加電壓作用下,在結(jié)區(qū)附近就出現(xiàn)了離子數(shù)反轉(zhuǎn)—在高費(fèi)米能級EFC以下導(dǎo)帶中貯存著電子,而在低費(fèi)米能級EFV以上的價(jià)帶中貯存著空穴。實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件,但不是充分條件。要產(chǎn)生激光,還要有損耗極小的諧振腔,諧振腔的主要部分是兩個(gè)互相平行的反射鏡,***物質(zhì)所發(fā)出的受激輻射光在兩個(gè)反射鏡之間來回反射,不斷引起新的受激輻射,使其不斷被放大。只有受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗,即滿足一定的閾值條件:P1P2exp(2G-2A)≥1(P1、P2是兩個(gè)反射鏡的反射率,G是***介質(zhì)的增益系數(shù),A是介質(zhì)的損耗系數(shù),exp為常數(shù)),才能輸出穩(wěn)定的激光,另一方面,激光在諧振腔內(nèi)來回反射,只有這些光束兩兩之間在輸出端的相位差Δф=2qπq=1、2、3、4。時(shí),才能在輸出端產(chǎn)生加強(qiáng)干涉,輸出穩(wěn)定激光。設(shè)諧振腔的長度為L,***介質(zhì)的折射率為N,則Δф=(2π/λ)2NL=4πN(Lf/c)=2qπ,其它類型LD光模塊激光二極管內(nèi)置MQWF-P腔LD或DFB-LD、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路,輸出光信號。使用激光二極管哪家好
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由于電子與空穴的自發(fā)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象稱為自發(fā)輻射。當(dāng)自發(fā)輻射所產(chǎn)生的光子通過半導(dǎo)體時(shí),一旦經(jīng)過已發(fā)射的電子一空穴對附近,就能激勵(lì)二者復(fù)合,產(chǎn)生新光子,這種光子誘使已激發(fā)的載流子復(fù)合而發(fā)出新光子現(xiàn)象稱為受激輻射。如果注入電流足夠大,則會(huì)形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布,即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下.少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射,造成選頻諧振正反饋,或者說對某一頻率具有增益。當(dāng)增益大于吸收損耗時(shí),就可從 PN 結(jié)發(fā)出具有良好譜線的相干光一激光,這就是激光二極管的簡單原理。河南激光二極管銷售代理
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