半导体激光器的应用与分类

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1、半导体激光器的应用与分类半导体光发射器是电流注入型半导体PN结光发射器件，具有体积小、重量轻、直接调制、宽带宽，转换效率咼、咼可靠和易于集成等特点，被广泛应用。按照其发光特性，可分为激光二极管（又称半导体激光器或二极管激光器，LaserDiode,LD），通常光谱宽度不于5nm（采取专门措施可不大于0.1nm）;发光二极管（LightEmittingDiode，LED），光谱宽度一般不小于50nm；超辐射发光二极管（SuperluminescentDmde,SLD），光谱宽度不大于5nm（采取专门措施可不大于0.1nm）；发光二极管（LightEmiltting，LED），光谱宽度一般不小于5

2、0nm；超辐射发光二极管（SuperluminescentSLD），光谱宽度为3050nm,本节重点介绍几种半导体激光器，钽电容简要介绍超辐射发光二极管。半导体激光器的分类有多种方法。按波长分：中远红外激光器、近红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等；按结构分：双异质结激光器、大光腔激光器、分布反馈激光器、垂直腔面发射激光器；按应用领域分：光通信激光器、光存储激光器、大功率泵浦激光器、引信用脉冲激光器等；按管心组合方式分：单管、阵列（线阵、面阵）；按注入电流工作方式分：脉冲、连续、准连续等。LD主要技术摄技术指标有光功率、中心波长、光谱宽度、阈值电流、工作电流、工作电压、斜率效率和电光转换效率

3、等。半导体激光器的光功率是指在规定驱动电流条件下输出的光功率，该指标直接与工作电流对应，这体现了半导体激光器的电流驱动特性。如果是连续驱动条件，T491T336M004ATM输出功率就是连续光功率，如果是脉冲驱动条件，输出的光功率可用峰值功率或平均功率来衡量。hymsm%ddz半导体激光器的中心波长是指激光器所发光谱曲线的中心点所对应的波长，通常用该指标来标称激光器的发光波长。光谱宽度是标志个导体激光器光谱纯度的一个指标，通常用光谱曲线半高度对应的光谱全宽来表示。半导体激光器的光场是发散的而且是不对称的。在垂直PN吉平面方向（快轴方向），发散角较大，通常在2045之间；在平行PN吉平面方向（慢

4、轴方向），发散角较小，通常在612。之间。由此可以看出，半导体二极管激光器的光场在空间分布呈椭圆形。半导体激光器阈值电流是指只有驱动电流高于该阈值电流，激光器才会有激光输出，这一特点也是激光器区别于发光管的一个特点，发光管没有阈值特性。半导体激光器的工作电流是指激光器正常工作时所对应的工作电流，工作电压是指正常工作时Ph结两端或正负极之间的电压。导体激光器的斜率效率是指Ph曲线的斜率，单位为W/A。它表征激光器注入单位电流转换为光功率的能力。电光转换效率是指注入单位电功率转换为光功率的比值，这一指标是激光器内量子效率、外量子效率、串联电阻等指标的综合体现。LD的主要光电指标均对温度敏感，随工作

5、温度升高性能下降，波长随温度升高而向长波方向发生移动。对输出功率和波长稳定性有较高要求时，需要进行功率和温度控制，通常把LD做成一个发射组件，即在LD后腔面集成一个光电二极管用于监测光功率；在热沉的适当位置设置热敏电阻，监测光源工作温度。主要有光纤通信、激光引信、激光雷达、激光测距、激光制导、核爆模拟等。(1) 光纤通信用半导体激光器1310nm半导体激光器、1550mn分布反馈(DistributingFeedhaek，DFB)半导体激光器和980nm半导体激光器为光纤通信的三个主导产品。其中1310nm和1550nm分别对应石英光纤低色散和低损耗窗口，可实现光纤通信大容量、长距离传输。若将

6、980nm激光器为泵源的掺铒光纤放大器引入到1550nm光纤通信系统，可实现无中继的直接光放大，系统传输距离达300km以上。半导体激光器性能的提高有力地推动着信息技术的发展。(2) 蓝、绿光半导体激光器T491C476K004AT蓝、绿光激光在海水中传播时，损耗低，在水下100m传播时的损耗要比其他波长的光低约20dB；蓝、绿光在水中的穿透能力达600m，因此，利用它可实现海中潜艇之间的通信。(3) 泵浦源大功率半导体激光器不同波长的连续、准连续大功率半导体激光器商用进程的加快，源于量子阱(QuantumWell，QW和应变量子阱(StrainLayerQW，SL-QW)新型外延技术突破。量

7、子阱材料生长技术将大功率半导体激光器的指标提高到一个新水平：1cm线阵LD连续波输出功率达121W转换效率为45%,输出功率最高达到200W以上。输出功率为600WIkW1.5kW、3kW等高功率LD阵列系列均商用化。美国准连续LD阵列最高输出功率达42kW0高效率、高功率LD及其列阵性能的迅速提高也推动了全固态激光器的迅猛发展。(4) 高速激光器高速激光器可实现微波信号或数字信号在光纤中的传输，是高速光通信、高速数字信号传输、光纤延迟线、光控相控阵天线和机载雷达装置中光纤同步系统的理想光源。射频信号由SMAS头经微带传输线加载到激光器上，产生调制光输出。2.5Gb/s,1310nmDFB激光

8、器组件具有直接凋制动态单模特性，边模抑制能力强，数字电信号强度可调制LD变成光脉冲在光纤系统中传输。美、日、德等国的短波长激光器的调制频率已达到20G30GHz以上。应变层量子阱激光器足新一代高速宽频带光源，根据理论讣算，应变InxCa-x/As/lnP/MQWLD的3dB本征带宽可达到90GHz(5) 超辐射发光二极管大功率宽光谱超辐射发光二极管为弱相干光源，具有较大的光输出功率，光斑尺寸与激光光斑尺寸相近，作为光纤陀螺的光源，能有效地与单模光纤耦合，其大功率可提高系统信噪比；宽发射光谱可降低瑞利噪声，减小由偏振交叉耦合和克尔效应引起的相干误差，KEMETA而提高陀螺的灵敏度和检测精度，采用八针蝶式SLD光纤陀螺结构紧凑，功耗低，可靠性高。