什么是二極管激光器？

激光是通過受激輻射進行光放大的首字母縮寫。 它是通過使用諧振器放大光（電磁波）獲得的人造光事件。

激光的原理是原子和分子通常以一定的能量運動。 當從外部接收能量時，這些原子和分子以更高的能量移動。 這稱為激發(fā)態(tài)。 一段時間后，原子和分子呼出多余的能量，并試圖恢復到原來的能量狀態(tài)。 此時，呼出的多余能量以光的形式釋放到外部。 這稱為“自發(fā)釋放"。 當這種光與其他高能原子或分子碰撞時，從中發(fā)出相同性質(zhì)的光。 這稱為“受激發(fā)射"。 通常，具有高能量的原子和分子的數(shù)量很少，因此發(fā)射的光非常微弱，但是如果以某種方式增加具有高能量的原子和分子的數(shù)量，則在雪崩現(xiàn)象中發(fā)生受激發(fā)射，并發(fā)出強大的光。 這是光的放大。 此外，如果鏡子在特定條件下面對面放置（稱為諧振器）并且發(fā)射的光被反復反射，則光會向特定方向放大，使其更加強大。 這就是激光的原理。

半導體激光器根據(jù)上述原理的半導體pn結(jié)構(gòu)型，通過向結(jié)中注入電流產(chǎn)生大量的電子-空穴對，并利用它們重新組合時的發(fā)光來振蕩激光器。 作為一種結(jié)構(gòu)，經(jīng)常使用雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中發(fā)生電子和空穴復合的活性層夾在具有較大帶隙的p型和n型半導體之間。
對于激光振蕩，需要一個諧振器來共振光。 作為在半導體激光器中構(gòu)建諧振器的方法，使用諧振器平行于半導體基板表面配置并從解理表面提取光的端面發(fā)光型，以及諧振器垂直于半導體襯底表面配置的表面發(fā)射型。
有些在半導體激光器外部有一個諧振器。

半導體激光器的振蕩和特性
與其他類型的二極管激光器相比，它們具有體積小、效率高、電壓低、功耗低、壽命超長等特性，廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域。 半導體激光器有時被稱為二極管激光器，發(fā)光二極管（LED）是基礎(chǔ)。

LED燈顏色的差異

下圖說明了發(fā)射波長因半導體材料而異。 當電子從高能導帶下降到低能價帶時，p-n結(jié)中空穴和電子之間的耦合就會發(fā)生。 這種能量差越大，能量光越高，即波長越短的光。 由于能量差（禁止帶的寬度）因半導體材料而異，因此請選擇與要發(fā)光的顏色相匹配的禁止帶材料并制作發(fā)光二極管（LED）。 在圖2中，藍色和綠色材料都是InGaN，但通過改變In/Ga比來調(diào)整發(fā)射顏色。

白光LED發(fā)光機理

使用發(fā)光二極管（LED）發(fā)射白光有三種機制，如圖3所示。

（1）它是藍光LED和熒光粉的組合，發(fā)出黃光。 黃色是藍色的互補色，因此藍色和黃色混合在一起，看起來是白色的。 這種方法很容易并且受歡迎，因為它具有強光，但缺點是看起來有點藍色。
（2）這是一種用紫外線LED發(fā)射藍色、綠色和紅色熒光粉的方法。 它看起來像自然而美麗的白光，但它仍然不能產(chǎn)生像方法（1）那樣強的光。
（3） 此方法發(fā)出三個 LED：藍色、綠色和紅色。 由于它具有強光并且可以發(fā)出全彩，因此用于顯示照明和LED屏幕。

發(fā)光二極管 （LED） 和二極管激光器 （LD） 之間的區(qū)別

半導體激光器 （LD） 是與發(fā)光二極管 （LED） 非常相似的半導體發(fā)光器件。 兩者有什么區(qū)別？ 在p-n結(jié)中結(jié)合電子和空穴發(fā)光的原理是相同的，但發(fā)出的光的性質(zhì)是不同的。 LED的光靠近燈泡并且具有不同的相位，因此它擴散，但是LD的光處于相位對齊狀態(tài)，因此它變成了直線光線。 這種差異是由于LED將發(fā)射的光照原樣發(fā)射到外部，而LD被設(shè)計為對齊相位。 此外，LD光很容易入射到光纖上，因為光是從窄發(fā)光層的端面發(fā)出的，但是LED光來自寬發(fā)光層的整個表面，因此很難入射到芯徑小的光纖上。

半導體激光器如何實現(xiàn)倒置分布？

為了使感應(yīng)輻射更容易發(fā)生，到目前為止已經(jīng)提到，高能量導帶中的電子與低能量價帶中的電子數(shù)之比的狀態(tài)稱為倒分布。

在紅寶石激光器的情況下，氙氣燈用于實現(xiàn)倒置分布。 但是，半導體激光器不使用這種方法，而是以某種方式將電子注入導帶。 不使用高功耗的大型氙氣燈，這也是半導體激光器結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低的原因。

半導體激光器有多種類型，但常用的是下圖所示的具有稱為雙異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)。

雙異質(zhì)結(jié)具有如圖所示的夾層結(jié)構(gòu)。 它是具有大帶隙的P型和N型包層（涂層），夾在帶隙小的活性層中。 當從熔覆層中提供的外部電極向前施加電壓時，從P型熔覆層注入空穴到活性層中，電子從N型熔覆層注入活性層。 因此，活動層處于反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。 在這里，受激輻射有效地發(fā)生。

半導體激光器的激光振蕩

發(fā)光二極管和半導體激光器之間最大的區(qū)別在于是否存在這種激光振蕩。 紅寶石激光器具有配合鏡結(jié)構(gòu)，但半導體激光器也具有配合鏡結(jié)構(gòu)。

如上圖所示，由于折射率（解理面）的差異，活性層的兩側(cè)都是反射器。 此外，活性層和熔覆層之間反映了折射率的差異，并且光線不易泄漏到熔覆層中。 從這兩點開始，光被限制在有源層中，隨著感應(yīng)輻射的重復，光被放大并作為激光發(fā)射到外部。 因此，當反射環(huán)達到平衡時，激光達到連續(xù)振蕩。