激光二極管,又稱半導(dǎo)體激光器,是一種利用半導(dǎo)體材料通過(guò)注入電流來(lái)產(chǎn)生激光的電子元件。與傳統(tǒng)的氣體或晶體管激光器相比,激光二極管具有小型化、低功率消耗、易于集成等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于光通信、激光雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)加工等領(lǐng)域。
1.什么是激光二極管
激光二極管是由n型和p型半導(dǎo)體材料組成的二極管結(jié)構(gòu),其中n型材料和p型材料之間形成p-n結(jié)。當(dāng)外加正向電壓時(shí),電流從p型材料進(jìn)入n型材料,激發(fā)了半導(dǎo)體中的載流子重新組合并釋放出能量。如果這些能量在特定條件下達(dá)到了臨界值,就會(huì)引起光子的放射,即產(chǎn)生激光。
2.激光二極管符號(hào)
激光二極管的符號(hào)如下所示:
左邊是箭頭表示正向電流流動(dòng)的方向,右邊則是窄線表示產(chǎn)生激光照射出的方向。
3.激光二極管工作原理
激光二極管的工作原理可以分為雙峰特性和閾值特性兩個(gè)方面。
首先,激光二極管具有明顯的雙峰特性。在一定范圍內(nèi),隨著注入電流的增加,激光輸出功率也會(huì)逐漸增大,但當(dāng)達(dá)到一定電流值時(shí),激光輸出反而會(huì)減小,這就是所謂的“光漏斗效應(yīng)”。
其次,激光二極管還具有明顯的閾值特性。激光發(fā)射需要控制激發(fā)的能量高于材料閾值,從而產(chǎn)生放大反饋和伴隨著發(fā)生激光放大過(guò)程,產(chǎn)生的光子不斷地被反射回去,形成一個(gè)駐波,進(jìn)一步增強(qiáng)并聚集出激光。