半導體連續(xù)激光器也稱為激光二極管，是利用半導體材料產(chǎn)生激光的一種裝置。它們廣泛應(yīng)用于光纖通信、光存儲、激光打印、傳感器和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。
一、工作原理
半導體激光器的基本原理是受激輻射。當電流通過半導體材料時，會產(chǎn)生相應(yīng)的電場，進而使電子從價帶躍遷到導帶，形成電子-空穴對。這些電子和空穴在復合時會釋放出能量，一部分以光的形式放出，即激光。
二、結(jié)構(gòu)組成
半導體連續(xù)激光器主要由以下幾個部分組成：
1.電極：提供輸入電流，一般為正負兩個電極。
2.活性區(qū)域：位于電極之間，通常是幾納米厚的特殊設(shè)計的半導體層，負責產(chǎn)生激光。
3.鏡面：通常為布拉格反射器，用于增強光的反饋，提高光的增益。
三、激發(fā)過程
1.注入過程：通過外加電壓，將電子從價帶激發(fā)到導帶，形成電子-空穴對。
2.輻射復合：電子和空穴在復合時會釋放出光子，這個過程稱為受激輻射。
3.光的放大：釋放的光子在活性區(qū)域內(nèi)被放大，形成相干的激光束。
四、操作特性
1.閾值電流：激光器開始產(chǎn)生激光的小電流。低于此電流，激光器僅發(fā)射自發(fā)輻射；高于此電流，則產(chǎn)生激光。
2.溫度穩(wěn)定性：半導體激光器的工作溫度對其性能有很大影響，因此通常需要有溫度控制措施。
五、應(yīng)用領(lǐng)域
半導體連續(xù)激光器因其體積小、重量輕、功耗低、壽命長等特點，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，在光纖通信中，它們用于長距離的光信號傳輸；在光存儲技術(shù)中，它們用于刻錄和讀取光盤；在醫(yī)療領(lǐng)域，它們可用于眼科手術(shù)和皮膚治療等。
六、發(fā)展前景
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，半導體激光器的研究和應(yīng)用仍將持續(xù)深入。新的材料和設(shè)計將使半導體激光器的工作波長覆蓋更廣的范圍，性能更加穩(wěn)定可靠，從而滿足未來更高要求的應(yīng)用場景。
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