半導體雷射器是如何工作的,半導體雷射器和光纖雷射器一樣嗎?

Mondo 科學 更新 2024-02-01

半導體雷射器又稱雷射二極體,是以半導體材料為工作材料的雷射器。 那麼半導體雷射器和光纖雷射器一樣嗎?兩者並不相同,主要區別在於它們發出的介電材料不同。 半導體二極體雷射器是最實用和最重要的一類雷射器。 它體積小,壽命長,轉換效率高,雷射值低。 半導體二極體雷射器已廣泛應用於雷射通訊、光儲存、光學陀螺儀、雷射列印、測距和雷達等領域。

1.半導體雷射器的工作原理。

半導體雷射器的工作原理是激發方式,它利用半導體物質(即利用電子)在能帶之間過渡發光,並利用半導體晶體的解理面形成兩個平行的鏡子作為鏡子,形成諧振腔,使光振盪和反饋, 產生光的輻射放大,並輸出雷射。

半導體雷射器通過注入載流子來工作,發射雷射器必須滿足三個基本條件:

1、要產生足夠的粒子數反轉分布,即高能態的粒子數足以大於低能態的粒子數。

2.有合適的諧振器,可以起到反饋作用,使受激輻射光子倍增,從而產生雷射。

3.應滿足一定的閾值條件,使光子增益等於或大於光子損失。

2. 半導體雷射器和光纖雷射器一樣嗎?

半導體雷射器與光纖雷射器不同。

1.介質材料不同。

光纖雷射器和半導體雷射器的區別在於它們發射不同的介電材料。 光纖雷射器使用的增益介質是光纖,半導體雷射器使用的增益介質是半導體材料,一般是砷、鋼等。

2.發光機理不同。

半導體雷射器的發光機理是粒子在導帶和價帶之間躍遷產生光子,因為它是半導體,所以利用電激發就可以了,它是一種直接的電光傳輸,而光纖不能直接實現電光轉換,它需要用光來幫浦浦增益介質(一般用雷射二極體幫浦浦), 它實現了光光轉換。

3、散熱效能不同。

光纖雷射器散熱性好,一般風冷就足夠了。 半導體雷射器受溫度影響很大,功率高時需要水冷。

4、主要特點不同。

光纖雷射器的主要特點是體積小,靈活性高。 雷射輸出光譜線多,單色性好,調諧範圍廣。 而且,其效能不受光偏振方向的影響,器件與光纖之間的耦合損耗小。 轉換效率高,雷射氣味值低。 光纖的幾何形狀具有非常小的體積和表面積,再加上雷射器和幫浦浦可以在單模狀態下完全耦合。

二極體雷射器易於與其他半導體器件整合。 具有直接電調製的特點,易於實現與各種光電器件的光電整合,體積小、重量輕、驅動功率和電流低、效率高、工作壽命長、相容半導體製造技術,可大批量生產。

5.應用不同。

光纖雷射器主要應用於雷射光纖通訊、雷射空間遠端通訊、工業造船、汽車製造、雷射雕刻、雷射打標、雷射切割、印刷輥、金屬和非金屬鑽孔、切割和焊接(釺焊、淬火、熔覆和深焊)、軍事國防安全、醫療裝置和裝置、大型基礎設施、作為其他雷射器的幫浦浦源等。

半導體雷射器廣泛應用於雷射測距、雷射雷達、雷射通訊、雷射模擬、雷射警報、雷射制導與跟蹤、點火與爆震、自動控制、檢測儀器等。

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