浅谈半导体激光器及其应用

三、半导体激光器的发展历史

20 世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型激光器，它是在一种材料上制作的 pn 结二极管。在正向大电流注入下电子不断地向 p区注入，空穴不断地向n区注入。于是 ，在原来的pn结耗尽区内实现了载流子分布的反转， 由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快， 在有源区发生辐射、复合，发射出荧光，在一定的条件下发生激光 ，这是一种只能以脉冲形式工作的半导体激光器。半导体激光器发展的第二阶段是异质结构半导体激光器， 它是由两种不同带隙的半导体材料薄层 ，如GaAs， GaAlAs 所组成， 最先出现的是单异质结构激光器(1969 年)。单异质结注入型激光器(SHLD)GaAsP -N 结的 p 区之内 ，以此来降低阀值电流密度， 其数值比同质结激光器降低了一个数量级， 但单异质结激光器仍不能在室温下连续工作 。

从20世纪70年代末开始，半导体激光器明显向着两个方向发展 ， 一类是以传递信息为目的的信息型激光器，另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器 。在泵浦固体激光器等应用的推动下，高功率半导体激光器(连续输出功率在100mw以上，脉冲输出功率在 5W 以上，均可称之谓高功率半导体激光器)。

在 20 世纪90年代取得了突破性进展，其标志是半导体激光器的输出功率显著增加，国外千瓦级的高功率半导体激光器已经商品化，国内样品器件输出已达到 600W。如果从激光波段的被扩展的角度来看，先是红外半导体激光器，接着是 670nm 红光半导体激光器大量进入应用，接着，波长为650nm、635nm的问世 ，蓝绿光、蓝光半导体激光器也相继研制成功，10mW 量级的紫光乃至紫外光半导体激光器，也在加紧研制中。20世纪90年代末，面发射激光器和垂直腔面发射激光器得到了迅速的发展，且已考虑了在超并行光电子学中的多种应用。980nm、850nm和780nm的器件在光学系统中已经实用化。目前，垂直腔面发射激光器已用于千兆位以太网的高速网络。

四、半导体激光器的应用

半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器 ，由于它的波长范围宽， 制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小 、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广，目前已超过300种 。

1、在产业和技术方面的应用

1）光纤通信。半导体激光器是光纤通信系统的唯一实用化光源，光纤通信已成为当代通信技术的主流。

2) 光盘存取。半导体激光已经用于光盘存储器，其最大优点是存储的声音、文字和图象信息量很大。采用蓝、绿激光能够大大提高光盘的存储密。

3) 光谱分析。远红外可调谐半导体激光器已经用于环境气体分析，监测大气污染、汽车尾气等。在工业上可用来 监测气相淀积的工艺过程。

4) 光信息处理。半导体激光器已经用于光信息理系统。表面发射半导体激光器 二 维阵列是光并行处理系统的理想光源，将用于计算机和光神经网络。

5) 激光微细工。借助于Q开关半导体激光器产生的高能量超短光冲，可对集成电路进行切 割、打孔等。

6) 激光报警器。半导体激光报警器用途 甚广，包括防盗报警、水位报警、车距 报警等。

7) 激光打印机。高功率半导体激光器已经用于激光打印机。采用蓝、绿激光 能 够大大提高打印速度和分辨 率。

8) 激光条码扫描器。半导体激光条码扫描器已经广泛用于商品的销售，以及 图书和档案的管理。

9) 泵浦固体激光器。这是高功率半导体激光器的一个重要应用，采用它来取代原来的氛灯，可以构成全固态激光系统。

10) 高清晰度激光电视。不久的将来，没有阴极射线管的半导体激光电视机可以 投放市场，它利用红、蓝、绿三色激光，估计其耗电量比现有的电视机低20%。

2、在医疗和生命科学研究方面的应用