一、半导体激光器及其原理

　　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在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。

　　根据固体的能带理论，半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带，低能量的为价带，两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时，把释放的能量以发光形式辐射出去，这就是载流子的复合发光。

　　一般所用的半导体材料有两大类，直接带隙材料和间接带隙材料，其中直接带隙半导体材料如GaAs(砷化镓)比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率，发光效率也高得多。

　　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。

　　半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。

　　二、半导体激光器和光纤激光器的不同之处

　　1.介质材料不同光纤激光器和半导体激光器的区别就是他们发射激光的介质材料不同。光纤激光器使用的增益介质是光纤,半导体激光器使用的增益介质是半导体材料,一般是砷化镓,铟镓申等。

　　2.发光机理不同半导体激光器的发光机理:是粒子在导带和价带之间跃迁产性光子,因为是半导体,所以使用电激励即可,是直接的电光转换。而光纤不能够直接实现电光转换,需要用光来泵浦增益介质(一般用激光二极管泵浦),它实现的是光光转换。

　　3.散热性能不同光纤激光器散热好,一般风冷即可。半导体激光器受温度影响非常大,当功率较大时,需要水冷。

　　4.主要特性不同光纤激光器的主要特性是器件体积小，灵活。激光输出谱线多，单色性好,调谐范围宽。并且其性能与光偏振方向无关,器件与光纤的耦合损耗小。转换效率高,激光阈值低。光纤的几何形状具有很低的体积和表面积,再加上在单模状态下激光与泵浦可充分耦合。半导体激光器易与其他半导体器件集成。具有的特性是可直接电调制;易于与各种光电子器件实现光电子集成;体积小，重量轻;驱动功率和电流较低;效率高、工作寿命长;与半导体制造技术兼容;可大批量生产。

　　5.应用不同光纤激光器主要应用于激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔切割焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。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、激光制导和跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面有广泛应用。