半导体激光器工作原理及基本结构ppt课件.ppt
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1、半导体激光器工作原理及基本结构李璟半导体激光器工作原理及基本结构n工作原理n分类n材料及器件结构半导体激光器工作原理n半导体激光器 是一种在电流注入下能够发出相干辐射光(相位相同、波长基本相同、强度较大)的光电子器件。 半导体激光器工作原理n工作三要素: 受激光辐射、谐振腔、增益大于等于损耗。自发光辐射和受激光辐射自发光辐射和受激光辐射n自发光辐射(发光二极管) 当给器件加正向偏压时,n区向p区注入电子,p区向n区注入空穴,在激活区电子和空穴自发地复合形成电子-空穴对,将多余的能量以光子的形式释放出来,所发射的光子相位和方向各不相同,这种辐射叫做自发辐射。n受激光辐射(半导体激光器) 在材料设
2、计时,考虑将p区和n区重掺杂等工艺,使得辐射光严格在pn结平面内传播,单色性较好,强度也较大,这种光辐射叫做受激光辐射。法布里-珀罗谐振腔 (形成相干光)n垂直于结面的两个平行的晶体解理面形成法布里-珀罗谐振腔 ,两个解理面是谐振腔的反射镜面。在两个端面上分别镀上高反膜和增透膜,可以提高激射效率.n一定波长的受激光辐射在谐振腔内形成振荡的条件: 腔长=半波长的整数倍 L=m(/2n)增益和阈值电流n增益:在注入电流的作用下,激活区受激辐射不断增强。n损耗:受激辐射在谐振腔中来回反射时的能量损耗。包括载流子吸收、缺陷散射及端面透射损耗等。n阈值电流:增益等于损耗时的注入电流。半导体激光器的分类(
3、材料和波长)n可见光: GaAs衬底 InGaN/ GaAs 480490nm 蓝绿光 InGaAlP/GaAs 630680nm AlGaAs/GaAs 720760nmn近红外长波长: GaAs衬底 AlGaAs/GaAs 760900nm InGaAs/GaAs 980nmn远红外长波长: InP衬底 InGaAsP/InP 1.3um 1.48um 1.55um半导体激光器材料和器件结构n808大功率激光器结构半导体激光器材料生长采用MOCVD方法制备外延层,外延层包括缓冲层、限制层、有源层、顶层、帽层。有源层包括上下波导层和量子阱。有源层的带隙比P型和N型限制层的小,折射率比它们大,
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