第六章：半导体激光.pptVIP

第六章：电子材料的光学性质 第四节:半导体激光 09.12.10 LASER 是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写. Laser diodes are, like LEDs, direct bandgap pn-junction used under forward bias. Laser diodes are devices emitting coherent light produced in the stimulated emission process whereas LEDs under injection excitement emit light produced in spontaneous emission process. Laser lasting wavelength ranges from the visible to the infrared wavelength depending on the material of the active layer. In the 850 nm-band AlGaAs/GaAs and in the 1300/1550 nm-bands InGaAsP/InP material system are commonly used in fiber optic communication. Group-3 nitride are used in the visible wavelength. Laser safety and safety goggle Laser wavelength range in visible and infrared regions Semiconductor laser commonly used in fiber optic communication because: Long life High reliability Ruggedness Compactness Light weight High efficiency of electro-optric conversion Low applied voltage Spectral purity compared to non laser source Direct modulation capability up to tens of gigahertz. 图6.27，大部分光子一旦产生立刻穿出激活区； 一部分光子严格在p-n结平面内运动，相继引起其他电子-空穴对的受激辐射，产生更多能量相同的光子； 在p-n结激光器中，垂直于结面的两个严格平行的晶体解理面形成F-P腔，两个解理面相当于共振腔的反射镜面； 其他发射镜面：反射镜或直接在晶体的两个断面镀高反射膜； 共振腔起到了选择波长的作用，满足下式： 在注入电流的作用下，激活区内受激辐射不断增强，称为增益； 另一方面，辐射在共振腔内来回反射时，有能量损耗，包括载流子吸收、缺陷散射和端面投射损耗等； 用g和a分别表示单位长度内辐射强度的增益系数和吸收损耗系数，则： 当电流较小时，增益很小； 当电流增大时，增益也逐渐增大，直到电流增大到增益等于全部损耗时，才开始有激光发射； 增益等于损耗时的注入电流密度称为阈值电流密度Jt,这时的增益称为阈值增益gt； 设共振腔长度为l，反射面反射系数为R，达到阈值时有： 图6.28； 产生半导体激光必须满足以下三个条件： 有能形成离子数反转的增益介质：在半导体激光器中，增益介质是具有直接带隙的半导体材料； 有能提供受激发射光子反馈振荡的光学谐振腔：由半导体本身的晶体自然解理面构成的平行平面腔； 有能提高粒子数反转的能源/动力：一般靠注入电流来实现； §6.4 半导体激光 激光二极管（ LASER diode）的原理 Laser safety Laser wavelength Principle of LASER diode The gas Laser The solid state Laser Laser diodes what is the difference between the regular light and laser light？ what is the difference between the regular light and laser light？ Principles of Laser Radiation 6.4.1 自发辐射和受激辐射 原子在没有外界干预的情况下 , 电子会由处于激发态的高能级 自动跃迁到低能级