半導(dǎo)體激光，半導(dǎo)體的激光器應(yīng)用有哪幾種

來源：整理時(shí)間：2024-08-11 03:59:21 編輯：智能門戶手機(jī)版

1，半導(dǎo)體的激光器應(yīng)用有哪幾種

半導(dǎo)體激光器最大的特點(diǎn)就是光電轉(zhuǎn)換效率高，能量密度比較均勻，接近于面熱源，不是傳統(tǒng)的體熱源模型。因此，半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用在低能量密度方面，比如：1）材料表面的熔注、熔覆，不需要很高的能量密度和熔深。2）激光釬焊。釬焊時(shí)需要的能量較小，而且半導(dǎo)體的光束質(zhì)量比較好，焊接過程比較穩(wěn)定，面熱源加熱面積大，能夠?qū)w預(yù)熱，提高釬焊的潤(rùn)濕鋪展。3）激光打標(biāo)刻蝕。可以在材料表面進(jìn)行打標(biāo)，這個(gè)很好理解。4）還可以用在特殊方面，比如表面去除氧化膜，或者鍍鋅層。還可以用來對(duì)材料的熱處理。希望我的回答能夠?qū)δ阌兴鶐椭?。祝好?/section>

半導(dǎo)體的激光器應(yīng)用有哪幾種

2，什么是半導(dǎo)體激光器

半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管(LD)。進(jìn)入八十年代，人們吸收了半導(dǎo)體物理發(fā)展的最新成果，采用了量子阱(QW)和應(yīng)變量子阱(SL-QW)等新穎性結(jié)構(gòu)，引進(jìn)了折射率調(diào)制Bragg發(fā)射器以及增強(qiáng)調(diào)制Bragg發(fā)射器最新技術(shù)，同時(shí)還發(fā)展了MBE、MOCVD及CBE等晶體生長(zhǎng)技術(shù)新工藝，使得新的外延生長(zhǎng)工藝能夠精確地控制晶體生長(zhǎng)，達(dá)到原子層厚度的精度，生長(zhǎng)出優(yōu)質(zhì)量子阱以及應(yīng)變量子阱材料。于是，制作出的LD半導(dǎo)體激光二極管dgost.com/bandaotijiguangerjiguan，其閾值電流顯著下降，轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，輸出功率成倍增長(zhǎng)，使用壽命也明顯加長(zhǎng)。

什么是半導(dǎo)體激光器

3，半導(dǎo)體激光的工作原理及特點(diǎn)

半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式。利用半導(dǎo)體物質(zhì)，即利用電子在能帶間躍遷發(fā)光。用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋、產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。半導(dǎo)體激光器優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。封裝技術(shù) 技術(shù)介紹半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而半導(dǎo)體激光器封裝則是完成輸出電信號(hào)，保護(hù)管芯正常工作、輸出可見光的功能。既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝用于半導(dǎo)體激光器

半導(dǎo)體激光的工作原理及特點(diǎn)

4，半導(dǎo)體激光器的工作原理

根據(jù)固體的能帶理論，半導(dǎo)體材料中電子的能級(jí)形成能帶。高能量的為導(dǎo)帶，低能量的為價(jià)帶，兩帶被禁帶分開。引入半導(dǎo)體的非平衡電子-空穴對(duì)復(fù)合時(shí)，把釋放的能量以發(fā)光形式輻射出去，這就是載流子的復(fù)合發(fā)光。一般所用的半導(dǎo)體材料有兩大類，直接帶隙材料和間接帶隙材料，其中直接帶隙半導(dǎo)體材料如GaAs（砷化鎵）比間接帶隙半導(dǎo)體材料如Si有高得多的輻射躍遷幾率，發(fā)光效率也高得多。半導(dǎo)體復(fù)合發(fā)光達(dá)到受激發(fā)射（即產(chǎn)生激光）的必要條件是：①粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布分別從P型側(cè)和n型側(cè)注入到有源區(qū)的載流子密度十分高時(shí)，占據(jù)導(dǎo)帶電子態(tài)的電子數(shù)超過占據(jù)價(jià)帶電子態(tài)的電子數(shù)，就形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。②光的諧振腔在半導(dǎo)體激光器中，諧振腔由其兩端的鏡面組成，稱為法布里一珀羅腔。③高增益用以補(bǔ)償光損耗。諧振腔的光損耗主要是從反射面向外發(fā)射的損耗和介質(zhì)的光吸收。半導(dǎo)體激光器是依靠注入載流子工作的，發(fā)射激光必須具備三個(gè)基本條件：（1）要產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，即高能態(tài)粒子數(shù)足夠的大于處于低能態(tài)的粒子數(shù)；（2）有一個(gè)合適的諧振腔能夠起到反饋?zhàn)饔?，使受激輻射光子增生，從而產(chǎn)生激光震蕩；（3）要滿足一定的閥值條件，以使光子增益等于或大于光子的損耗。半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式，利用半導(dǎo)體物質(zhì)（即利用電子）在能帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋，產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。半導(dǎo)體激光器優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。

5，什么是半導(dǎo)體激光器

固態(tài)物質(zhì)中，允許大量電子自由自在地在它里面流動(dòng)的叫導(dǎo)體；只允許極少數(shù)電子通過的叫絕緣體；導(dǎo)電性低于導(dǎo)體又高于絕緣體的叫半導(dǎo)體。激光工作物質(zhì)采用半導(dǎo)體的激光器叫半導(dǎo)體激光器。盡管半導(dǎo)體本身也是一種固體，而且發(fā)光機(jī)理就本質(zhì)上講與固體激光器沒有多大差別。但由于半導(dǎo)體物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生激光的受激輻射躍遷的高能級(jí)和低能級(jí)分別是“導(dǎo)帶”和“價(jià)帶”，輻射是電子與“空穴”復(fù)合的結(jié)果，具有其特殊性，所以沒有將它列入固體激光器。半導(dǎo)體激光工作物質(zhì)有幾十種，較為成熟的是砷化鎵（GaAs）、摻鋁砷化鎵等。激勵(lì)方式有光泵浦、電子轟擊、電注入式等。半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此，特別適于在飛機(jī)、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。有些半導(dǎo)體激光器可以通過外加的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、壓力等改變激光的波長(zhǎng)，即所謂的調(diào)諧，可以很方便地對(duì)輸出光束進(jìn)行調(diào)制；半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)范圍為0.32～34微米，較寬廣。它能將32313133353236313431303231363533e58685e5aeb931333431363532電能直接轉(zhuǎn)換為激光能，效率已達(dá)10％以上。所有這些都使它受到重視，所以發(fā)展迅速，目前已廣泛應(yīng)用于激光通信、測(cè)距、雷達(dá)、模擬、警戒、引燃引爆和自動(dòng)控制等方面。半導(dǎo)體激光器最大的缺點(diǎn)是：激光性能受溫度影響大，比如砷化鎵激光，當(dāng)溫度從絕對(duì)溫度77°K變到室溫時(shí)，激光波長(zhǎng)從0.84變到0.91微米。另外，效率雖高，但因體積小，總功率并不高，室溫下連續(xù)輸出不過幾十毫瓦，脈沖輸出只有幾瓦到幾十瓦。光束的發(fā)散角，一般在幾度到20度之間，所以在方向性、單色性和相干性等方面較差。

6，新型半導(dǎo)體激光器有哪些技術(shù)特點(diǎn)

半導(dǎo)體激光器激光器優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，耗電少，效率高等特點(diǎn) 封裝技術(shù)技術(shù)介紹半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而半導(dǎo)體激光器封裝則是完成輸出電信號(hào)，保護(hù)管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝用于半導(dǎo)體激光器。發(fā)光部分半導(dǎo)體激光器的核心發(fā)光部分是由p型和n型半導(dǎo)體構(gòu)成的pn結(jié)管芯，當(dāng)注入pn結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個(gè)方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高半導(dǎo)體激光器的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī)Φ5mm型半導(dǎo)體激光器封裝是將邊長(zhǎng)0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點(diǎn)與金絲，鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，有這樣幾種作用：保護(hù)管芯等不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色劑)，起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發(fā)散角；管芯折射率與空氣折射率相關(guān)太大，致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射導(dǎo)致過多光損失，選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹脂作過渡，提高管芯的光出射效率。用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對(duì)光子逸出效率的影響是不同的，發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到半導(dǎo)體激光器的軸線方向，相應(yīng)的視角較?。蝗绻敳康臉渲哥R為圓形或平面型，其相應(yīng)視角將增大。驅(qū)動(dòng)電流一般情況下，半導(dǎo)體激光器的發(fā)光波長(zhǎng)隨溫度變化為0．2-0．3nm／℃，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng)pn結(jié)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升，在室溫附近，溫度每升高1℃，半導(dǎo)體激光器的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減少1％左右，封裝散熱；時(shí)保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要，以往多采用減少其驅(qū)動(dòng)電流的辦法，降低結(jié)溫，多數(shù)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流限制在20mA左右。但是，半導(dǎo)體激光器的光輸出會(huì)隨電流的增大而增加，目前，很多功率型半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到70mA、100mA甚至1A級(jí)，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，全新的半導(dǎo)體激光器封裝設(shè)計(jì)理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，改善熱特性。例如，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點(diǎn)的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中，PCB線路板等的熱設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱性能也十分重要。