安徽激光二極管是什么

來源: 發(fā)布時間:2023-07-16

發(fā)光二極管是一種特殊的二極管,發(fā)光二極管由半導體芯片組成,這些半導體材料會預(yù)先通過注入或摻雜等工藝以產(chǎn)生pn結(jié)結(jié)構(gòu)。與其它二極管一樣,發(fā)光二極管中電流可以輕易地從p極(陽極)流向n極(負極),而相反方向則不能。兩種不同的載流子:空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向pn結(jié)。當空穴和電子相遇而產(chǎn)生復(fù)合,電子會跌落到較低的能階,同時以光子的方式釋放出能量。它所發(fā)出的光的波長,及其顏色,是由組成pn結(jié)的半導體物料的禁帶能量所決定。由于硅和鍺是間接禁帶材料,在這些材料中電子與空穴的復(fù)合是非輻射躍遷,此類躍遷沒有釋出光子,所以硅和鍺二極管不能發(fā)光。發(fā)光二極管所用的材料都是直接禁帶型的,這些禁帶能量對應(yīng)著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。在發(fā)展初期,采用砷化鎵(GaAs)的發(fā)光二極管只能發(fā)出紅外線或紅光。隨著材料科學的進步,人們已經(jīng)制造出可發(fā)出更短波長的、各種顏色的發(fā)光二極管。以下是傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無機半導體物料和所它們發(fā)光的顏色:鋁砷化稼(AlGaAs)-紅色及紅外線鋁磷化稼(AlGaP)-綠色aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘紅色,橙色,黃色,綠色磷砷化稼(GaAsP)-紅色,橘紅色,黃色晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。安徽激光二極管是什么

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半導體激光二極管的基本結(jié)構(gòu):垂直于PN結(jié)面的一對平行平面構(gòu)成法布里——珀羅諧振腔,它們可以是半導體晶體的解理面,也可以是經(jīng)過拋光的平面。其余兩側(cè)面則相對粗糙,用以消除主方向外其它方向的激光作用。半導體中的光發(fā)射通常起因于載流子的復(fù)合。當半導體的PN結(jié)加有正向電壓時,會削弱PN結(jié)勢壘,迫使電子從N區(qū)經(jīng)PN結(jié)注入P區(qū),空穴從P區(qū)經(jīng)過PN結(jié)注入N區(qū),這些注入PN結(jié)的非平衡電子和空穴將會發(fā)生復(fù)合,從而發(fā)射出波長為λ的光子,其公式如下:[1]λ=hc/Eg⑴式中:h—普朗克常數(shù);c—光速;Eg—半導體的禁帶寬度。上述由于電子與空穴的自發(fā)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象稱為自發(fā)輻射。當自發(fā)輻射所產(chǎn)生的光子通過半導體時,一旦經(jīng)過已發(fā)射的電子—空穴對附近,就能激勵二者復(fù)合,產(chǎn)生新光子,這種光子誘使已激發(fā)的載流子復(fù)合而發(fā)出新光子現(xiàn)象稱為受激輻射。如果注入電流足夠大,則會形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布,即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下,少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射,造成選頻諧振正反饋,或者說對某一頻率具有增益。當增益大于吸收損耗時,就可從PN結(jié)發(fā)出具有良好譜線的相干光——激光,這就是激光二極管的簡單原理吉林激光二極管直銷這種結(jié)構(gòu)既可作可調(diào)諧光器件,也可用于半導體激光器集成,構(gòu)成可調(diào)諧激光器。

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反向特性在電子電路中,二極管的正極接在低電位端,負極接在高電位端,此時二極管中幾乎沒有電流流過,此時二極管處于截止狀態(tài),這種連接方式,稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時,仍然會有微弱的反向電流流過二極管,稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值,反向電流會急劇增大,二極管將失去單方向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。激光二極管的注入電流必須大于臨界電流密度,才能滿足居量反轉(zhuǎn)條件而發(fā)出激光。臨界電流密度與接面溫度有關(guān),并且間接影響效益。高溫操作時,臨界電流提高,效益降低,甚至損壞組件。特色當激光二極管注入電流在臨界電流密度以下時,發(fā)光機制主要是自發(fā)放射,光譜分散較廣,頻寬大約在100到500埃(埃=10-1奈米,原子直徑的數(shù)量級就是幾個?!抵g。但當電流密度超過臨界值時,就開始產(chǎn)生振蕩,***只剩下少數(shù)幾個模態(tài),而頻寬也減小到30埃以下。而且,激光二極管的消耗功率極小,以雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光為例,比較大的額定電壓通常低于2伏特,輸入電流則在15到100毫安之間,消耗功率往往不到一瓦特,而輸出功率達數(shù)十毫瓦特以上。

激光二極管原理及應(yīng)用激光二極管參數(shù)與原理及應(yīng)用,激光的產(chǎn)生機理在講激光產(chǎn)生機理之前,先講一下受激輻射。在光輻射中存在三種輻射過程一時處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,稱之為自發(fā)輻射二是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,稱之為受激輻射三是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收自發(fā)輻射,即使是兩個同時從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子,它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同,但受激輻射就不同,當位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。在激光器中,發(fā)生的輻射就是受激輻射,它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。任何的受激發(fā)光系統(tǒng),即有受激輻射,也有受激吸收,只有受激輻射占優(yōu)勢,才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢,只有粒子的平衡態(tài)被打破,使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為離子數(shù)反轉(zhuǎn)),才能發(fā)出激光??梢园鸭す舛O管分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管。

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產(chǎn)生激光的三個條件是:實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件和諧振條件。產(chǎn)生光的受激發(fā)射的首要條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn),在半導體中就是要把價帶內(nèi)的電子抽運到導帶。為了獲得離子數(shù)反轉(zhuǎn),通常采用重摻雜的P型和N型材料構(gòu)成PN結(jié),這樣,在外加電壓作用下,在結(jié)區(qū)附近就出現(xiàn)了離子數(shù)反轉(zhuǎn)—在高費米能級EFC以下導帶中貯存著電子,而在低費米能級EFV以上的價帶中貯存著空穴。實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件,但不是充分條件。要產(chǎn)生激光,還要有損耗極小的諧振腔,諧振腔的主要部分是兩個互相平行的反射鏡,***物質(zhì)所發(fā)出的受激輻射光在兩個反射鏡之間來回反射,不斷引起新的受激輻射,使其不斷被放大。只有受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗,即滿足一定的閾值條件:P1P2exp(2G-2A)≥1(P1、P2是兩個反射鏡的反射率,G是***介質(zhì)的增益系數(shù),A是介質(zhì)的損耗系數(shù),exp為常數(shù)),才能輸出穩(wěn)定的激光,另一方面,激光在諧振腔內(nèi)來回反射,只有這些光束兩兩之間在輸出端的相位差Δф=2qπq=1、2、3、4。時,才能在輸出端產(chǎn)生加強干涉,輸出穩(wěn)定激光。設(shè)諧振腔的長度為L,***介質(zhì)的折射率為N,則Δф=(2π/λ)2NL=4πN(Lf/c)=2qπ,激光二極管原裝廠家直銷選凱軒業(yè)電子科技有限公司。自動化激光二極管

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激光二極管一、激光的產(chǎn)生機理二極管在講激光產(chǎn)生機理之前,先講一下受激輻射。在光輻射中存在三種輻射過程,一時處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,稱之為自發(fā)輻射;二是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,稱之為受激輻射;三是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收。自發(fā)輻射,即使是兩個同時從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子,它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同,但受激輻射就不同,當位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷,發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。在激光器中,發(fā)生的輻射就是受激輻射,它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。任何的受激發(fā)光系統(tǒng),即有受激輻射,也有受激吸收,只有受激輻射占優(yōu)勢,才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢,只有粒子的平衡態(tài)被打破,使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為離子數(shù)反轉(zhuǎn)),才能發(fā)出激光。安徽激光二極管是什么

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