发光二极管是一种特殊的二极管,发光二极管由半导体芯片组成,这些半导体材料会预先通过注入或掺杂等工艺以产生pn结结构。与其它二极管一样,发光二极管中电流可以轻易地从p极(阳极)流向n极(负极),而相反方向则不能。两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的方式释放出能量。它所发出的光的波长,及其颜色,是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。由于硅和锗是间接禁带材料,在这些材料中电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,所以硅和锗二极管不能发光。发光二极管所用的材料都是直接禁带型的,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。在发展初期,采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步,人们已经制造出可发出更短波长的、各种颜色的发光二极管。以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色:铝砷化稼(AlGaAs)-红色及红外线铝磷化稼(AlGaP)-绿色aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色磷砷化稼(GaAsP)-红色,橘红色,黄色极管是如常用的电子元件之一,它比较大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过。大规模激光二极管的作用
LD是激光二极管的英文缩写,激光二极管的物理架构是在发光二极管的结间安置一层具有光活性的半导体,其端面经过抛光后具有部分反射功能,因而形成一光谐振腔。在正向偏置的情况下,LED结发射出光来并与光谐振腔相互作用,从而进一步激励从结上发射出单波长的光,这种光的物理性质与材料有关。半导体雷射二极管的工作原理,理论上与气体雷射器相同。激光二极管在电脑上的CD光驱,激光印表机中的列印头等小功率光电装置中得到了广阔的应用。二者在原理、架构、效能上的差别。(1)在工作原理上的差别:LED是利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光,而LD是受激辐射复合发光。(2)在架构上的差别:LD有光学谐振腔,使产生的光子在腔内振荡放大,LED没有谐振腔。(3)效能上的差别:LED没有临界值特徴,光谱密度比LD高几个数量级,LED汇出光功率小,发散角大。新型激光二极管联系方式量子阱激光二极管具有阈值电流低,输出功率高的优点,是目前市场应用的主流产品。
由于激光二极管的谱宽是狭窄单一的波长、相位整齐、指向性高的光,因此具备容易控制能量的特征。激光二极管和LED的区别汇总在了下表中:9、应用领域激光二极管由于具有直进性、微小光斑尺寸(数um~)、单色性、高光密度、相干性(coherent)的这些特点,Laser在计算机上的光盘驱动器、激光打印机中的打印头、条形码扫描仪、激光测距、激光医疗、光纤通信、舞台灯光、激光手术、激光切割焊接和激光武器等设备中也得到了广泛应用。①激光二极管发射的激光有可能对人眼造成伤害。二极管工作时,严禁直接注视其端面,不能透过镜片直视激光,也不能透过反视镜观察激光。②与其他的分立式产品相比,激光二极管的ESD水平非常低,因此如果在正向上加入浪涌,则过量发光,导致端面损坏,激光无法振荡(如下图所示)。因此,在电源通断时,要防止浪涌电流的措施。用示波器测试驱动电路时,要先断开电源再连接示波器探头,若在通电情况下测试探头,可能引用浪涌电流损坏器件。
半导体激光二极管的工作原理,理论上与气体激光器相同。常用参数⑴波长:即激光管工作波长,目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。⑵阈值电流Ith:即激光管开始产生激光振荡的电流,对一般小功率激光管而言,其值约在数十毫安,具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。⑶工作电流Iop:即激光管达到额定输出功率时的驱动电流,此值对于设计调试激光驱动电路较重要。⑷垂直发散角θ⊥:激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度,一般在15˚~40˚左右。⑸水平发散角θ∥:激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度,一般在6˚~10˚左右。⑹监控电流Im:即激光管在额定输出功率时,在PIN管上流过的电流。激光二极管在计算机上的光盘驱动器,激光打印机中的打印头,条形码扫描仪,激光测距、激光医疗,光通讯,激光指示等小功率光电设备中得到了***的应用,在舞台灯光、激光手术、激光焊接和激光武器等大功率设备中也得到了应用。激光二极管是上世纪60年代发明的一种光源半导体激光器,又称镭射管。
DBR-LDDBR-LD(分布布拉格反射器激光二极管)相当有代表性的是超结构光栅SSG结构。器件**是有源层,两边是折射光栅形成的SSG区,受周期性间隔调制,其反射光谱变成梳状峰,梳状光谱重合的波长以大的不连续变化,可实现宽范围的波长调谐。采用DBR-LD构成波长转换器,与调制器单片集成,其芯片左侧为双稳态激光器部分,有两个***区和一个用作饱和吸收的隔离区;右侧是波长控制区,由移相区和DBR构成。1550nm多冗余功能可调谐DBR-LD可获得16个频率间隔为100GHz或32频率间隔为50GHz的波长,随着大约以10nm间隔跳模,可获得约100nm的波长调谐。除保留已有的处理和封装工艺外,还增加了纳秒级的波长开关,扩大调谐范围。半导体激光二极管的工作原理,理论上与气体激光器相同。激光二极管本质上是一个半导体二极管。多功能激光二极管多少钱
产生激光的三个条件是:实现粒子数反转、满足阈值条件和谐振条件。大规模激光二极管的作用
VCSEL采用三明治式结构,其中间只有20nm、1--3层的QW增益区,上、下各层是由多层外延生长薄膜形成的高反射率为100%的布拉格反射层,由此构成谐振腔。相干性极高的激光束***从其顶部激射出。多家厂商有1550nm低损耗窗口与低色散的可调谐VCSEL样品展示。1310nm的产品预计在今后1--2年内上市。可调谐的典型器件是将一只普通980nmVCSEL与微光机电系统的反射腔集成组合,由曲形顶镜、增益层、反射底镜等构成可产生中心波长为1550nm的可调谐结构,用一个静电控制电压将位于支撑薄膜上的顶端反射镜定位,改变控制电压就可调整谐振腔体间隙尺寸,从而达到调整输出波长的目的。在1528--1560nm范围连续可调谐43nm,经过2.5Gb/s传输500km实验无误码,边模抑制优于50dB。如果发射波长在1310--1550nm之间的VCSEL能够商业化生产,将会进一步促进光通信发展,使光网络更加靠近家庭。已有许多公司公布了这种波长的VCSEL原型机的一些技术数据。大规模激光二极管的作用
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