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§2 半导体激光器和发光二极管
§2.1半导体激光器
Semiconductor Laser
Laser Diode
1.激射条件:
1.激射条件:
激光产生的物质条件:
1) 增益物质:半导体材料
2) 谐振腔:光学谐振腔
3) 泵浦源(激励源):电流源
激射基本条件
• 在有源区里产生足够的粒子数反转
分布
光放大条件
• 存在光学谐振机制,并在有源区建立
稳定的振荡
激光产生条件
在半导体激光器中光振荡主要采用
两种形式:
• F-P (法布里-珀罗)谐振腔:用半
• F-P (法布里-珀罗)谐振腔:
导体晶体天然的解理面构成。
• DBR (分布布拉格反射器)—周期
• DBR (分布布拉格反射器)
性波纹结构
2.制作半导体激光器的材料
2.制作半导体激光器的材料
直接带隙的半导体材料:导带的最低点
直接带隙的半导体材料:
和价带的最高点对应着相同的波数K 。
这类材料构成的器件发光效率高。
半导体材料的禁带宽度Eg决定了
激光器的发射波长
hν Eg
hc 1.24
λ≈ (µm)
Eg Eg (ev)
0.85 μm GaAlAs/GaAs
1.3~1.5 μm InGaAsP/ InP
§2.2 F-P腔半导体激光器的结构
§2.2 F-P腔半导体激光器的结构
和分类
和分类
1.F-P腔的作用
F-P腔半导体激光器是最简
单的半导体激光器
LD结构(侧视图)
LD结构(侧视图)
激光器要产生激光必须具备:
激光器要产生激光必须具备:
• 放大
• 频率选择
• 正反馈
半导体激光器相当于一个光的
自激放大器
• 光放大:由增益区的增益物质及外加
正向偏置—泵浦源来完成
• 频率选择和正反馈:由光学谐振腔来
实现
要产生稳定的激光振荡必须满足:
• 相位条件
• 振幅条件
相位条件
激光器必须工作在谐振腔的工
作模式上。
相位条件:
2βL 2πq
q 1,2,3 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅
β:相位常数。
β:相位常数。
2 L n
λ
q
n为材料的折射率
阈值条件(振幅条件)
(γ −α)⋅2l
e th R R 1
1 2
γth :阈值时的增益系数;
α:腔内增益物质的损耗系数;
R R :镜面的反射率。
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