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《激光技術第四章》ppt課件-文庫吧

2025-12-06 20:36 本頁面

【正文】 ……………….. …………………. …………………… …………………………………………. ………………... …………………. ………………….. …………………………………………. …………………………………………. Ec Ev Ec Ev (EF)n (EF)v h? 激活區(qū) 半導體激光器工作原理 FP腔半導體激光器工作原里 1. 解理面為諧振腔反射鏡 2. 腔鏡典型反射率為百分之三十幾 3. 諧振腔典型腔長為數(shù)百微米半導體激光器的閾值條件 G = ? +（ 1/2L） ln1/R1R2 G為增益系數(shù)， ?損耗系數(shù)， R1R2 為腔的兩個端面的反射系數(shù)。 G = Nc(E)Nv(Eh?)[?c(E)?v(Eh?)]Bcv h?g(?)n/c 半導體激光器的閾值性質閾值電流極其測定激光器的閾值與溫度相關 3 Temperature Effects on Laser Optical Output Power ? ? 1212 ??? RRe LG ?半導體激光器的基本結構 ? 同質結 ? 異質結 ? 量子阱 ? 多量子阱 ? 應變量子阱 n p n p p+ n+ n p p+ ……………………….. …………… ………….. 。。 ……………. …………… ………… 。。。。。 ………….. …………. …….. E能量。。。。。。。。。異質結砷化鎵激光器半導體激光器的典型結構雙異質結激光器工作原理多層對稱介質波導半導體激光器的波導結構半導體激光器的波導結構強折射率波導弱折射率波導增益波導量子阱 ? 量子阱：中間層超薄（ ?50nm)的三明治結構雙異質結，并且中間層材料的禁帶小于兩邊的材料。 – 例如： GaAs/AlGaAs三明治結構量子阱，構成導帶和價帶方勢阱，分別限制著電子和空穴。 GaAs AlGaAs AlGaAs 導帶價帶 ~10nm 多量子阱和超晶格 ? 多量子阱 (MQW)：由不同半導體材料交錯構成的多層結構。 ? 超晶格 (superlattice)：當相鄰量子阱之間的勢壘足夠薄，電子可以隧穿這些勢壘時，這些分立能級展寬成微帶。這時 MQW又稱為超晶格。 ? MQW可應用于激光器、光檢測器，也可作為非線性元件。 ? 典型的 MQW結構：包含 100層厚度約為 10nm（約 40個原子層），總厚度約為 1?m。用 MBE生長約花 1小時。半導體激光器的模式半導體激光器模式與條寬近場花樣遠場花樣 [技術難點 ] 薄膜材料的制備：多層薄膜的制備，薄膜組份的控制。結構外延材料的生長：量子阱或多量子阱結構材料的外延生長是高性能器件的關鍵。器件工藝：作為器件基本工藝的平面工藝仍是難點之一，包括介質膜，鈍化，歐姆接觸，微細加工等。 [ 半導體激光器的制作設備和條件 MBE MOCVD MOCVD Equipments for optical coating 應變自組裝(311)B量子點AFM照片實驗室研制的激光分子束、離子束外延系統(tǒng)（ LBE+IBE system） Pulsed Laser Deposition (PLD) 半導體材料的激射波段分布圖 ? 轉換效率高 ? 體積小 ? 壽命長，可達數(shù)十萬小時 ? 輸出波長范圍廣 ? 易調制；直接調制或電吸收 ? 發(fā)散角大，方向性不好半導體激光器的特性幾種典型的半導體激光器 ? MQW多量子阱器件 ? 以諧振腔類型劃分 FP、 DFB、 VCSEL、外腔激光器 ? 以波長劃分 1550nm, 1480nm, 1310nm, 980nm, 850nm, 808nm, 670nm, 650nm, 633nm 以及更短波長的半導體激光器 a、通過復合腔選擇單縱模 b、由 4個解理面組成復合腔進行縱模選擇 c、閃耀光柵外腔選模 d、 DFB分布反饋選縱模 e、分布布拉格反射器選模 FP腔半導體激光器的光譜 ?多模同時振蕩 ?輸出線寬大 ?結理面作為諧振腔鏡 ?制作工藝簡單 ?造價較低多量子阱器件的典型特性曲線 ?閾值低 ?轉換效率高 ?工作電壓低 ?壽命長 DFB激光器分布反饋激光器，由刻蝕的光柵，在激光傳輸方向上產(chǎn)生折射率周期變化的光柵，其只對符合波長條件的光提供正反饋參數(shù) Parameter 符號Symbol 條件 Condition 最小值Min. 典型值Typ. 最大值Max. 單位Unit 波長 Central wavelength λp Tc=25 o C Po=5mW 1290 1310 1330 nm 閾值電流 Threshold current Ith Tc=25 o C 10 20

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