第7章 近代光学与信息处理 §7.3-7.4.ppt

文档介绍：§ 半导体激光器
是光纤通讯中的重要光源,
在创建现代信息高速公路工作中起着极重要的作用
同质结激光器----实质上是由同一种材料制成的一个P-N结(重掺杂)
半导体激光器分两类:
异质结激光器----实质上是由两种不同材料制成的一个P-I-N结
一,复习激光和 P --N 结的基本概念
1,产生激光的两个必要条件:
吸收为主
受激辐射为主
粒子数反转
h
E2
E1
N2
N1
●
●
●
●
●
●
●
●
N1 > N2
h
E2
E1
N2
N1
●
●
●
●
●
●
●
●
N1 < N2
光振荡
使光沿一定方向反复放大,
并满足阈值条件
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
P
N
耗尽层
E内
E内使P-N结形成势垒区
存在电势差U0
电子能量
-eU0
由于P-N结存在,
电子的能量应考虑势垒带来的电子附加势能
-
2,P-N结
多数载流子向对方扩散形成耗尽层,并产生内建电场。
电子的能带会出现弯曲
P
N
满带
空带
P
N
满带
空带
重掺杂
P
N
满带
空带
二,同质结激光器
P
N
满带
空带
P
N
耗尽层
E内
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
E外
E内
P
N
耗尽层
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
P
N
满带
空带
加正向偏压后, 实现粒子数反转
GaAs同质结半导体激光器
核心部分
P型GaAs
n型GaAs
典型尺寸:
m
长 L=250-500
宽 W=5-10
厚 d=-
正向偏压下工作,当正向电压大到一定程度时, 造成粒子数反转, 形成电子空穴复合发光, 由自发辐射引起受激辐射
P-N结本身就形成一个光学谐振腔, 两个端面相当于两个反射镜, 适当镀膜后可达到所要求的反射系数, 形成激光振荡, 并利于选频
体积小
极易与光纤结合
所需电压低()
成本低
制造方便
功率可达102mW
电源不断向P-N结注入电子和空穴
----维持激光输出
特点:
三, 异质结激光器
1, 同质P-I-N结
+ -
P
I
N
导带
禁带
价带
P
I
N
P
I
N
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
E内
V
导带
禁带
价带
P
I
N
E内
E外
三块半导体
紧密接触, 形成 P-I-N 结