光电信息科学与工程专业调研总结报告 - 浙江大学光电科学与工程学院.PDFVIP

光电信息科学与工程专业 调研总结报告 姓名：邓傲 3130103715 李华兵 3130103722 费蕾 3130104672 专业：浙江大学光电信息工程学系 时间： 2014 年 07 月 半导体激光器分类及应用 摘要：本文介绍了半导体激光器（LD ）研究的历史和现状。文中首先回顾半导体激光器发 展的历史，介绍半导体激光器工作的基本原理。列出半导体激光器的分类。按其中一种分类 方法，列举了不同类型的激光器并简要分析他们的原理和优势。在此基础上，列举了不同类 型半导体激光器的应用。 关键词：半导体激光器、结构、应用、分布反馈式、耦合 Exploration ofsemiconductor lasers Abstract ：In this thesis，we report the history and present situation forsemiconductor lasers(LD).In this paper, we review thehistory of the development ofLD and the basic structure and working principle of LD. And then classification of semiconductor lasersis listed. According to one classification method, we enumerate different LD and analysis of theirprinciples and advantages.on this basis, applications of different types of semiconductor lasers are listed. Key words：Semiconductor lasers, Structure,Application, DFB, Coupling. 1.半导体激光器发展的回顾 早在20 世纪60 年代初就提出用半导体材料作为激光媒介质的建议。当时半导体激光器 （SLD）的研究工作非常活跃，已经看到Ⅲ-Ⅴ族化合物是很有用途的材料。这些早期的激光 二极管都是都是宽接触同质结的，是在体材料上采用杂质扩散的办法来形成P-N结。但它已 经具备了任何激射作用的三要素——1.P-N结区的电子-空穴复合，提供光增益；2.垂直于结 的两个解离端面形成F-P谐振腔提供光反馈；3.正向偏置P-N结提供载流子注入。从GaAs P-N 结注入型非相干电致发光，直到两镜面构成谐振腔看到GaAs P-N结正向偏置的相干光发射， 以及很多制管工艺、器件结构等方面的研究都属于激光器第一发展阶段——同质结构注入型 激光器。i 克罗默（Kroemer） 和 阿尔费洛尔（Alferov） 提出把一个窄带隙的半导体材料夹在 两个宽带隙半导体之间以形成异质结构，希望在窄带隙半导体中产生高效率的辐射复合。 1967年伍德尔（Woodall）成功用LPE（液相外延）在GaAs 上生长了AlGaAs。潘尼希（Panish）， Hayashi 和Sumski 研究成功AlGaAS/GaAs 单质结激光器。这时半导体激光器进入第二发展 阶段——单异质结注入型激光器。 前苏联科学院约飞物理研究所的阿尔费洛夫等人宣布研制成功双异质结结构半导体激 光器。把p-GaAs 半导体夹在N-AlxGA1-xAs 层和P-AlxGA1-xAs 层之间，两个异质结势垒有 效地把载流子和光场限制在p-GaAs 薄层有源区内，使Jth 降低。 1978 年半导体激光器用于光纤通信系统。各种新材料、新结构半导体激光器不断出现， 各类器件性能不断提高。主要标志有：为降低阈值电流密度而研究出的侧向增益波导、折射 率波导；为提高输出功率而设计的锁相列阵器件；为延伸波长而设计的InGaN 多量子阱、ZnSe、 AlGaInP 材料的激光器；为获得单频、窄线宽、波长可调谐和动态单模工作等高性能器件， 发展了布拉格反射激光器和分布反馈激光器。 80 年代以来出现许多性能优良的新器件