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半导体激光器的分类有哪些?

半导体激光器在加工领域非常常见,不同类型的半导体激光器功能也不一样。松盛光电来给大家介绍半导体激光器的分类,来了解一下吧。

按结构分类

边发射激光器(Edge-Emitting Laser,EEL):激光束垂直于半导体表面发射,可以从两端进行光学耦合。具有较好的光束质量,适合用于远距离通信和光纤传感等领域。

面发射激光器(Surface-Emitting Laser,SEL):激光束平行于半导体表面发射,可在垂直于半导体表面的方向上进行光学耦合。具有低阈值、单模输出和易于二维阵列集成的特点,适用于短距离通信和并行光学信号处理等领域。

垂直腔表面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL):激光束垂直于半导体表面发射,具有低阈值、单模输出和圆形光斑等优点,适合用于数据通信、光存储和并行光学信号处理等领域。其结构特殊,在半导体芯片内部形成一个垂直的反射镜结构,使激光在垂直方向上振荡,制造工艺成熟,输出功率高且波长可调,在光通信、光存储、光打印等领域应用广泛。

按工作物质和结构复合分类

同质结激光器:是最早出现的半导体激光器类型,其工作物质的结构较为简单,由相同的半导体材料构成 PN 结。但这种激光器在室温下多为脉冲器件,输出功率较低,光束质量也相对较差,目前已较少使用,不过它为后续半导体激光器的发展奠定了基础。

单异质结激光器:在同质结的基础上,在 PN 结的一侧加入了不同的半导体材料,形成了单异质结结构。这种结构使得激光器的性能有所提升,如阈值电流降低、输出功率提高等,但在室温下仍多为脉冲器件。

双异质结激光器:在 PN 结的两侧都加入了不同的半导体材料,形成了双异质结结构。这种结构能够有效地限制载流子和光子的运动,大大提高了激光器的性能,使其在室温下可实现连续工作,输出功率和光束质量都有显著提高,是目前应用较为广泛的半导体激光器之一。

按特殊结构或效应分类

量子阱激光器:利用量子阱结构的电子束缚效应产生激光。在半导体材料中嵌入一层非常薄的势阱,使电子只能在该层中运动,从而增强了电子与空穴的相互作用,提高了激光输出效率,具有波长可调、输出功率高、噪声低等优点,适用于光纤通信、医疗和光谱分析等领域。

分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser,DFB):具有周期性折射率变化的结构,其激光束垂直于半导体表面发射,具有低阈值、单模输出和窄线宽等优点,适合用于光纤传感、光相干雷达和密集波分复用(DWDM)系统等领域。

按激励方式分类

电注入式半导体激光器:一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,从而在结平面区域产生受激发射,是最常见的激励方式,具有结构简单、易于控制等优点,广泛应用于各种领域。

光泵式半导体激光器:一般用 N 型或 P 型半导体单晶做工作物质,以其他激光器发出的激光作为光泵激励,这种方式可以实现较高的功率输出,但需要外部的泵浦光源,系统相对复杂,常用于一些对功率要求较高且对系统体积要求不严格的特殊应用场合。

高能电子束激励式半导体激光器:一般也是用 N 型或者 P 型半导体单晶做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励,可产生高功率的激光输出,但设备成本高、体积大,主要应用于一些高端科研和军事领域。


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