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。产生光的受激发射的首要条件是粒子数反转,在半导体中就是要把价带内的电子抽运到导带。为了获得离子数反转,通常采用重掺杂的P型和N型材料构成PN结,这样,在外加电压作用下,在结区附近就出现了离子数反转—在高费米能级EFC以下导带中贮存着电子,而在低费米能级EFV以上的价带中贮存着空穴。实现粒子数反转是产生激光的必要条件,但不是充分条件。要产生激光,还要有损耗极小的谐振腔,谐振腔的主要部分是两个互相平行的反射镜,***物质所发出的受激辐射光在两个反射镜之间来回反射,不断引起新的受激辐射,使其不断被放大。只有受激辐射放大的增益大于激光器内的各种损耗,即满足一定的阈值条件:P1P2exp(2G-2A)≥1(P1、P2是两个反射镜的反射率,G是***介质的增益系数,A是介质的损耗系数,exp为常数),才能输出稳定的激光,另一方面,激光在谐振腔内来回反射,只有这些光束两两之间在输出端的相位差Δф=2qπq=1、2、3、4。时,才能在输出端产生加强干涉,输出稳定激光。设谐振腔的长度为L,***介质的折射率为N,则Δф=(2π/λ)2NL=4πN(Lf/c)=2qπ,可以把激光二极管分为同质结、单异质结(SH)、双异质结(DH)和量子阱(QW)激光二极管。湖南质量激光二极管
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。辽宁微型激光二极管在双向光接收机的回传模块中,上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源。
半导体激光二极管的基本结构:垂直于PN结面的一对平行平面构成法布里——珀罗谐振腔,它们可以是半导体晶体的解理面,也可以是经过抛光的平面。其余两侧面则相对粗糙,用以消除主方向外其它方向的激光作用。半导体中的光发射通常起因于载流子的复合。当半导体的PN结加有正向电压时,会削弱PN结势垒,迫使电子从N区经PN结注入P区,空穴从P区经过PN结注入N区,这些注入PN结的非平衡电子和空穴将会发生复合,从而发射出波长为λ的光子,其公式如下:[1]λ=hc/Eg⑴式中:h—普朗克常数;c—光速;Eg—半导体的禁带宽度。上述由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时,一旦经过已发射的电子—空穴对附近,就能激励二者复合,产生新光子,这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时,就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光,这就是激光二极管的简单原理
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,二极管的作用有整流电路,检波电路,稳压电路,各种调制电路,主要都是由二极管来构成的其原理都很简单,正是由于二极管等元件的发明,才有我们现 在丰富多彩的电子信息世界的诞生,既然二极管的作用这么大那么我们应该如何去检测这个元件呢,其实很简单只要用万用表打到电阻档测量一下反向电阻如果很小就说明这个二极管是坏的,反向电阻如果很大这就说明这个二极管是好的。对于这样的基础元件我们应牢牢掌握住他的作用原理以及基本电路,这样才能为以后的电子技术学习打下良好的基础。为了避免激光二极管因承受过大的反向电压而造成击穿损坏,可在其两端反并联上快速硅二极管。
半导体激光二极管的常用参数有:(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。(5)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。(6)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等小功率光电设备中得到了***的应用。如果激光二极管通过放大得到的增益(Gain)高于内部损耗和磁镜损耗,则产生振荡。即存在振荡电流阈值。河南质量激光二极管
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。湖南质量激光二极管
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,黄色湖南质量激光二极管
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