半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器,由于物质结构上的差异,不同种类产生激光的具体过程比较特殊。
常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
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。
半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。
.其工作原理是通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。
半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。
电注入式半导体激光器,一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。
光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。
在半导体激光器件中,性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
半导体激光器的核心发光部分为激光二极管,是由p型和n型半导体构成的pn结管芯,当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发出可见光,紫外光或近红外光。
但pn结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的几率,因此,并不是管芯产生的所有光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料,应用要求提高半导体激光器的内、外部量子效率。
常规Φ5mm型半导体激光器封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状,有这样几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大,致使管芯内部的全反射临界角很小,其有源层产生的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过多光损失,选用相应折射率的环氧树脂作过渡,提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性,绝缘性,机械强度,对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的,发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜,可使光集中到半导体激光器的轴线方向,相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,其相应视角将增大。
核心零件激光二极管:
而普通的激光笔,一般也就相当于是一种简易的半导体激光器而已:
参考结构:
半导体激光器最基本的结构就是:准直透镜组、激光二极管、散热外壳(激光二极管是半导体激光里发热最厉害的部分,而且对温度敏感,娇气,所以散热很重要)、恒流驱动电路、电源(包括电池、开关电源);而工业上用的,为了能长时间工作,通常都有温控和散热冷却(风冷、水冷、TEC半导体制冷)。
工业上的一般是这种:
半导体激光器有哪些特性
引领未来光源:980nm泵浦激光器
以980纳米单波长为焦点的激光器,其卓越性能源自独特的蝶形半导体激光芯片,配备光纤FBG锁频技术,确保了激光的精准控制。
精心设计的驱动电路和TEC(温度控制器)协同工作,为激光器的稳定运行提供了坚实的保障,无论是输出功率还是光谱稳定性,都达到了前所未有的高度。
这款激光器是光纤激光器和EDFA光纤放大器的理想泵浦源,无论是台式还是模块化封装,都展现出卓越的灵活性和便携性。
卓越特性,彰显实力
它的主要特性包括:
功率强大:输出功率高达200-1000毫瓦,满足各类应用的高能需求,且可根据需要定制。
稳定性超越:短期稳定性达到惊人的0.02分贝,长时间工作也保持在0.05分贝以内,确保激光性能的持久可靠。
多种封装选择:提供模块化或台式包装,以适应不同空间和应用环境。
广泛应用领域
这款980nm泵浦激光器在众多领域发挥着关键作用:
光纤激光器的驱动者:作为核心泵浦源,驱动光纤激光器实现高效、精准的切割和焊接。
光放大器的基石:为光纤放大器提供强劲的能源,提升信号传输的强度和距离。
非线性光学研究的推动者:在高级科研项目中,它为探索光的非线性效应提供强大而稳定的光源。
性能参数,彰显专业
关键参数如下:
工作波长:976纳米
输出功率:5到1000毫瓦,定制选项丰富
温度控制:-20℃至65℃工作,-40℃至85℃储存。
供电方式:直流5V或交流220V
尺寸:台式260×285×115mm,模块尺寸150(W)×125(D)×30(H)mm。
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