半导体激光器简介

文章摘要：半导体激光器是利用半导体中的载流子受激跃迁而引起受激光发射的光振荡器和光放大器的总称。半导体激光器要产生相干辐射，必须具备三个基本条件，即（1）产生激光的物质。为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，使光增益等于或大于各种损耗之和。这就要求有足够强的电流注入，必须满足一定的电流阈值条件。（2）粒子数反转分布。即处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多。这是靠给pn结加正向偏压，向有源层内注入必要的载流子来实现的。（3）谐振腔。有一个合适的谐振腔使受激辐射在其中得到多次反射而形成激光振荡。谐振腔起到了产生反射、选择波长、形成谐振、发出激光的作用。为了满足半导体激光器产生

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　　半导体激光器是利用半导体中的载流子受激跃迁而引起受激光发射的光振荡器和光放大器的总称。半导体激光器要产生相干辐射，必须具备三个基本条件，即

　　（1）产生激光的物质。为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，使光增益等于或大于各种损耗之和。这就要求有足够强的电流注入，必须满足一定的电流阈值条件。

　　（2）粒子数反转分布。即处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多。这是靠给pn结加正向偏压，向有源层内注入必要的载流子来实现的。

　　（3）谐振腔。有一个合适的谐振腔使受激辐射在其中得到多次反射而形成激光振荡。谐振腔起到了产生反射、选择波长、形成谐振、发出激光的作用。

　　为了满足半导体激光器产生受激发射的三个重要基本条件，具有直接带隙的化合物半导体材料，特别是III－V族化合物半导体，减为研究的重点。因为化合物半导体材料对注入的电子和空穴能产生直接辐射复合，具有较高的电光转换效率，并能提供足够大的光增益以达到激射阈值。大多数III- V族化合物（二、三元或四元）都是直接带隙半导体材料，见表。目前，己经研究过的III－V族、Ⅱ－Ⅵ族和Ⅳ－Ⅵ族化合物作为光发射器件材料，其覆盖波长范围可以从0.4～10 gm。但是，随着近年来对硅基激光器的大量研究，己经实现了紫外（UV）光、可见光、红外光等波段的受激光发射，突破了硅材料间接带隙不易发光的限制，为进一步制作单片光电子集成器件提供了必要条件。本节主要介绍与半导体激光器相关的内容。

　　表 半导体材料的物理参数