半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展分析

 

　　半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，不同種類產(chǎn)生激光的具體過(guò)程比較特殊。常用工作物質(zhì)有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。半導(dǎo)體激光器件，可分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)等幾種。同質(zhì)結(jié)激光器和單異質(zhì)結(jié)激光器在室溫時(shí)多為脈沖器件，而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。

 

　　半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展情況：

 

　　自1962年發(fā)明了半導(dǎo)體激光器以來(lái)，半導(dǎo)體激光器發(fā)生了巨大的變化，推動(dòng)了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

 

　　近年來(lái)用于信息技術(shù)領(lǐng)域的小功率半導(dǎo)體激光器發(fā)展快。如用于光纖通信的DFB和動(dòng)態(tài)單模的激光二極管以及在光盤處理中大量應(yīng)用的可見(jiàn)光波長(zhǎng)的激光二極管，甚至是超短脈沖的激光二極管都得到了大幅度的革新性進(jìn)步。

 

　　小功率激光二極管其自身還擁有這高集成、高速率以及可調(diào)諧的發(fā)展特征。大型高功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展速度也不斷加快。

 

　　在上世紀(jì)八十年代，獨(dú)立的激光二極管的輸出功率已經(jīng)在100mW以上，并達(dá)到了39％的轉(zhuǎn)化效率。等到了90年代，美國(guó)人又一次將指標(biāo)提高一個(gè)新的水平，達(dá)到了45％的轉(zhuǎn)化效率，就輸出功率來(lái)看，也從W到了KW級(jí)的轉(zhuǎn)變。

 

　　現(xiàn)如今各國(guó)在研制項(xiàng)目的支持下，半導(dǎo)體激光器的芯片結(jié)構(gòu)、外延生長(zhǎng)和器件封裝等激光器技術(shù)均有了長(zhǎng)足發(fā)展，單元器件的性能也實(shí)現(xiàn)了重大突破：電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)70％以上，很低的光束發(fā)散角，單巴條連續(xù)輸出功率超過(guò)千瓦，采用碳納米（CN）熱沉使激光器的冷卻效率比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體巴條安裝技術(shù)可提高30％。100μm條寬單管輸出功率達(dá)到24．6W，大功率連續(xù)工作壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)。

 

　　大功率的半導(dǎo)體激光器也迅速發(fā)展為全固化激光器，從而使得LDP固體激光器獲得了全新的發(fā)展機(jī)遇和前景。

 

　　半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)規(guī)模：

 

　　半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高、能耗低、電光轉(zhuǎn)換效率高、易于大規(guī)模生產(chǎn)以及價(jià)格較低廉等優(yōu)點(diǎn)，在CD激光唱片機(jī)、光纖通信、光存儲(chǔ)器、激光打印機(jī)等獲得普遍的應(yīng)用，范圍覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域。

 

　　隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和突破，半導(dǎo)體激光器正向發(fā)射波長(zhǎng)更短、發(fā)射功率更大、超小型、長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展，以滿足各種情況的需求，產(chǎn)品種類日益豐富。在激光加工、3D打印、激光雷達(dá)、激光測(cè)距等方面也得到了大量應(yīng)用。另外，通過(guò)耦合進(jìn)光纖進(jìn)行傳輸，大功率直接半導(dǎo)體激光器在切割和焊接領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。