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來源: 發(fā)布時間:2023-08-13

激光二極管的物理結(jié)構(gòu)是在發(fā)光二極管的結(jié)間安置一層具有光活性的半導(dǎo)體,其端面經(jīng)過拋光后具有部分反射功能,因而形成一光諧振腔。在正向偏置的情況下,LED結(jié)發(fā)射出光來并與光諧振腔相互作用,從而進(jìn)一步激勵從結(jié)上發(fā)射出單波長的光,這種光的物理性質(zhì)與材料有關(guān)。半導(dǎo)體激光二極管的工作原理,理論上與氣體激光器相同。圖1(b)是激光二極管的代言符號。激光二極管在計(jì)算機(jī)上的光盤驅(qū)動器,激光打印機(jī)中的打印頭等小功率光電設(shè)備中得到了廣大的應(yīng)用。原裝芯片,廠家直銷激光二極管歡迎新老客戶咨詢。廠家直銷激光二極管平臺

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半導(dǎo)體激光二極管的基本結(jié)構(gòu):垂直于PN結(jié)面的一對平行平面構(gòu)成法布里——珀羅諧振腔,它們可以是半導(dǎo)體晶體的解理面,也可以是經(jīng)過拋光的平面。其余兩側(cè)面則相對粗糙,用以消除主方向外其它方向的激光作用。半導(dǎo)體中的光發(fā)射通常起因于載流子的復(fù)合。當(dāng)半導(dǎo)體的PN結(jié)加有正向電壓時,會削弱PN結(jié)勢壘,迫使電子從N區(qū)經(jīng)PN結(jié)注入P區(qū),空穴從P區(qū)經(jīng)過PN結(jié)注入N區(qū),這些注入PN結(jié)的非平衡電子和空穴將會發(fā)生復(fù)合,從而發(fā)射出波長為λ的光子,其公式如下:[1]λ=hc/Eg⑴式中:h—普朗克常數(shù);c—光速;Eg—半導(dǎo)體的禁帶寬度。上述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,一旦經(jīng)過已發(fā)射的電子—空穴對附近,就能激勵二者復(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,就可從PN結(jié)發(fā)出具有良好譜線的相干光——激光,這就是激光二極管的簡單原理福建大規(guī)模激光二極管這種結(jié)構(gòu)既可作可調(diào)諧光器件,也可用于半導(dǎo)體激光器集成,構(gòu)成可調(diào)諧激光器。

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激光二極管原理及應(yīng)用激光二極管參數(shù)與原理及應(yīng)用,激光的產(chǎn)生機(jī)理在講激光產(chǎn)生機(jī)理之前,先講一下受激輻射。在光輻射中存在三種輻射過程一時處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,稱之為自發(fā)輻射二是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,稱之為受激輻射三是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收自發(fā)輻射,即使是兩個同時從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子,它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同,但受激輻射就不同,當(dāng)位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。在激光器中,發(fā)生的輻射就是受激輻射,它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。任何的受激發(fā)光系統(tǒng),即有受激輻射,也有受激吸收,只有受激輻射占優(yōu)勢,才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢,只有粒子的平衡態(tài)被打破,使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為離子數(shù)反轉(zhuǎn)),才能發(fā)出激光。

如果激光二極管通過放大得到的增益(Gain)高于內(nèi)部損耗和磁鏡損耗,則產(chǎn)生振蕩。即存在振蕩電流閾值。比較大輸出受到扭折(電流-光輸出直線的折彎)、COD(端面光破壞)、溫度引起的熱飽和等的限制。測量激光二極管的光輸出時使用光功率計(jì)。如下圖所示,設(shè)置受光面時,使激光的所有光束都入射到光功率計(jì)的受光面上。將受光面相對光軸傾斜5~20°,以避免來自光功率計(jì)受光面的反射光返回到激光二極管。I-L特性表示正向電流 (IF) 和光輸出 (PO) 的關(guān)系,可讀取閾值電流 (Ith) 和工作電流 (Iop) 。監(jiān)視電流 (Im) 是用內(nèi)置的光電二極管監(jiān)視從激光芯片后面射出的激光時的輸出電流。半導(dǎo)體激光二極管的工作原理,理論上與氣體激光器相同。.

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④在較高溫度下工作,會增大閥值電流,較低轉(zhuǎn)化頻率,加速器件的老化。在調(diào)整光輸入量時,要用光功率表檢測,防止超過大額定輸出。⑤輸出功率高于指定參數(shù)工作,會加速元件老化。⑥機(jī)器需要充分散熱或在制冷條件下使用,激光二極管的溫度嚴(yán)格控制在20度以下,保證壽命。⑦激光二極管屬于ESD靜電敏感器件,在人體有良好的情況下才可以拿取,防靜電可以采用防靜電手鐲的方法。⑧激光器的輸出波長受工作電流與散熱的影響,要保持良好的散熱條件,降低工作時管芯的溫度。加散熱器防止激光二極管在工作中溫升過高。產(chǎn)生激光的三個條件是: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)。微型激光二極管批發(fā)廠家

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上述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,一旦經(jīng)過已發(fā)射的電子—空穴對附近,就能激勵二者復(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,就可從PN結(jié)發(fā)出具有良好譜線的相干光——激光,這就是激光二極管的簡單原理。隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展,目前實(shí)際使用的半導(dǎo)體激光二極管具有復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)。常用的激光二極管有兩種:①PIN光電二極管。它在收到光功率產(chǎn)生光電流時,會帶來量子噪聲。②雪崩光電二極管。它能夠提供內(nèi)部放大,比PIN光電二極管的傳輸距離遠(yuǎn),但量子噪聲更大。為了獲得良好的信噪比,光檢測器件后面須連接低噪聲預(yù)放大器和主放大器。廠家直銷激光二極管平臺

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