半導體激光器是怎么產(chǎn)生激光的？

半導體激光器的應用非常廣泛，其中在激光焊接領域也很流行。那么半導體激光器產(chǎn)生激光的原理是什么呢?松盛光電來給大家介紹分享半導體激光器是怎么產(chǎn)生激光的。

半導體激光器是一種相干輻射光源，要使它能產(chǎn)生激光，必須具備三個基本條件：

(1)增益條件：建立起激射媒質(zhì)(有源區(qū))內(nèi)載流子的反轉分布，在半導體中代表電子能量的是由一系列接近于連續(xù)的能級所組成的能帶，因此在半導體中要實現(xiàn)粒子數(shù)反轉，必須在兩個能帶區(qū)域之間，處在高能態(tài)導帶底的電子數(shù)比處在低能態(tài)價帶頂?shù)目昭〝?shù)大很多，這靠給同質(zhì)結或異質(zhì)結加正向偏壓，向有源層內(nèi)注人必要的載流子來實現(xiàn)。將電子從能量較低的價帶激發(fā)到能量較高的導帶中去。當處于粒子數(shù)反轉狀態(tài)的大量電子與空穴復合時，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。

　(2)要實際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學諧振腔內(nèi)得到多次反饋而形成激光振蕩，激光器的諧振腔是由半導體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質(zhì)膜，而出光面鍍上減反膜。對F—p腔(法布里一珀羅腔)半導體激光器可以很方便地利用晶體的與P—n結平面相垂直的自然解理面一面構成F—P腔。

(3)為了形成穩(wěn)定振蕩，激光媒質(zhì)必須能提供足夠大的增益，以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內(nèi)的光場。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數(shù)反轉，粒子數(shù)反轉程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值時，具有特定波長的光就能在腔內(nèi)諧振并被放大，最后形成激光而連續(xù)地輸出。

可見在半導體激光器中，電子和空穴的偶極子躍遷是基本的光發(fā)射和光放大過程。對于新型半導體激光器而言，人們目前公認量子阱是半導體激光器發(fā)展的根本動力。量子線和量子點能否充分利用量子效應的課題已延至本世紀，科學家們已嘗試用自組織結構在各種材料中制作量子點，而GaInN量子點已用于半導體激光器。另外，科學家也已經(jīng)做出了另一類受激輻射過程的量子級聯(lián)激光器，這種受激輻射基于從半導體導帶的一個次能級到同一能帶更低一級狀態(tài)的躍遷，由于只有導帶中的電子參與這種過程，因此它是單極性器件。