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半導(dǎo)體激光器的分類有哪些?

半導(dǎo)體激光器在加工領(lǐng)域非常常見,不同類型的半導(dǎo)體激光器功能也不一樣。松盛光電來給大家介紹半導(dǎo)體激光器的分類,來了解一下吧。

按結(jié)構(gòu)分類

邊發(fā)射激光器(Edge-Emitting Laser,EEL):激光束垂直于半導(dǎo)體表面發(fā)射,可以從兩端進行光學(xué)耦合。具有較好的光束質(zhì)量,適合用于遠距離通信和光纖傳感等領(lǐng)域。

面發(fā)射激光器(Surface-Emitting Laser,SEL):激光束平行于半導(dǎo)體表面發(fā)射,可在垂直于半導(dǎo)體表面的方向上進行光學(xué)耦合。具有低閾值、單模輸出和易于二維陣列集成的特點,適用于短距離通信和并行光學(xué)信號處理等領(lǐng)域。

垂直腔表面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL):激光束垂直于半導(dǎo)體表面發(fā)射,具有低閾值、單模輸出和圓形光斑等優(yōu)點,適合用于數(shù)據(jù)通信、光存儲和并行光學(xué)信號處理等領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)特殊,在半導(dǎo)體芯片內(nèi)部形成一個垂直的反射鏡結(jié)構(gòu),使激光在垂直方向上振蕩,制造工藝成熟,輸出功率高且波長可調(diào),在光通信、光存儲、光打印等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

按工作物質(zhì)和結(jié)構(gòu)復(fù)合分類

同質(zhì)結(jié)激光器:是最早出現(xiàn)的半導(dǎo)體激光器類型,其工作物質(zhì)的結(jié)構(gòu)較為簡單,由相同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成 PN 結(jié)。但這種激光器在室溫下多為脈沖器件,輸出功率較低,光束質(zhì)量也相對較差,目前已較少使用,不過它為后續(xù)半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

單異質(zhì)結(jié)激光器:在同質(zhì)結(jié)的基礎(chǔ)上,在 PN 結(jié)的一側(cè)加入了不同的半導(dǎo)體材料,形成了單異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得激光器的性能有所提升,如閾值電流降低、輸出功率提高等,但在室溫下仍多為脈沖器件。

雙異質(zhì)結(jié)激光器:在 PN 結(jié)的兩側(cè)都加入了不同的半導(dǎo)體材料,形成了雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠有效地限制載流子和光子的運動,大大提高了激光器的性能,使其在室溫下可實現(xiàn)連續(xù)工作,輸出功率和光束質(zhì)量都有顯著提高,是目前應(yīng)用較為廣泛的半導(dǎo)體激光器之一。

按特殊結(jié)構(gòu)或效應(yīng)分類

量子阱激光器:利用量子阱結(jié)構(gòu)的電子束縛效應(yīng)產(chǎn)生激光。在半導(dǎo)體材料中嵌入一層非常薄的勢阱,使電子只能在該層中運動,從而增強了電子與空穴的相互作用,提高了激光輸出效率,具有波長可調(diào)、輸出功率高、噪聲低等優(yōu)點,適用于光纖通信、醫(yī)療和光譜分析等領(lǐng)域。

分布式反饋激光器(Distributed Feedback Laser,DFB):具有周期性折射率變化的結(jié)構(gòu),其激光束垂直于半導(dǎo)體表面發(fā)射,具有低閾值、單模輸出和窄線寬等優(yōu)點,適合用于光纖傳感、光相干雷達和密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)等領(lǐng)域。

按激勵方式分類

電注入式半導(dǎo)體激光器:一般是由砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等材料制成的半導(dǎo)體面結(jié)型二極管,沿正向偏壓注入電流進行激勵,從而在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射,是最常見的激勵方式,具有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

光泵式半導(dǎo)體激光器:一般用 N 型或 P 型半導(dǎo)體單晶做工作物質(zhì),以其他激光器發(fā)出的激光作為光泵激勵,這種方式可以實現(xiàn)較高的功率輸出,但需要外部的泵浦光源,系統(tǒng)相對復(fù)雜,常用于一些對功率要求較高且對系統(tǒng)體積要求不嚴(yán)格的特殊應(yīng)用場合。

高能電子束激勵式半導(dǎo)體激光器:一般也是用 N 型或者 P 型半導(dǎo)體單晶做工作物質(zhì),通過由外部注入高能電子束進行激勵,可產(chǎn)生高功率的激光輸出,但設(shè)備成本高、體積大,主要應(yīng)用于一些高端科研和軍事領(lǐng)域。


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