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半導(dǎo)體激光器的工作原理和性能參數(shù)介紹
閱讀：500 發(fā)布時(shí)間：2024-12-11
半導(dǎo)體激光器是一種以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)，利用半導(dǎo)體中的電子躍遷引起光子受激發(fā)射而產(chǎn)生光振蕩和光放大的器件，從而產(chǎn)生激光。
半導(dǎo)體激光器的工作原理主要基于受激輻射發(fā)光。當(dāng)半導(dǎo)體材料中的電子在能帶間躍遷時(shí)，會(huì)釋放出光子。在半導(dǎo)體激光器中，處于高能級(jí)的電子在光場(chǎng)的感應(yīng)下發(fā)射一個(gè)和感應(yīng)光子一模一樣的光子，并躍遷到低能級(jí)，這個(gè)過程稱為光的受激輻射。通過一定的激勵(lì)方式，使半導(dǎo)體增益介質(zhì)的能帶或雜質(zhì)能級(jí)之間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí)便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。同時(shí)，利用半導(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，使光在諧振腔內(nèi)來回反射，不斷被放大而產(chǎn)生振蕩，最終實(shí)現(xiàn)光的輻射放大和激光輸出。
半導(dǎo)體激光器的性能參數(shù)主要包括波長(zhǎng)、輸出功率、發(fā)散角、光束質(zhì)量等。這些參數(shù)直接影響到半導(dǎo)體激光器在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的表現(xiàn)。例如，波長(zhǎng)決定了激光器的應(yīng)用領(lǐng)域，如光通信中常用的波長(zhǎng)為1.3μm和1.5μm；輸出功率決定了激光器的能量輸出能力，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景需要選擇不同輸出功率的半導(dǎo)體激光器；發(fā)散角決定了激光束的擴(kuò)散程度，對(duì)于需要高精度聚焦的應(yīng)用場(chǎng)景需要選擇發(fā)散角較小的半導(dǎo)體激光器；光束質(zhì)量則反映了激光束的均勻性和穩(wěn)定性，對(duì)于需要高質(zhì)量激光束的應(yīng)用場(chǎng)景需要選擇光束質(zhì)量較好的半導(dǎo)體激光器。