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          [分享]半导体激光器的构造和工作道理分析 [复制链接]

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          只看楼主 倒序浏览 楼主  揭橥于: 02-11
          关键词: 半导体激光器
          现以砷化镓(GaAs)激光为例,介绍注入式同质结激光器的工作道理 y[;>#j$  
          dO'(2J8  
            1.注入式同质结激光器的振荡道理 D.:Zx  
          m O_af  
            由于半导体材料本身具有特别晶体构造电子构造,故构成激光的机理有其特别性。 y29m/i:  
          Q &8-\  
            (1)半导体的能带构造。半导体材料多是晶体构造。昔时夜量原子规矩而慎密地结合成晶体时,晶体中那些价电子都处在晶体能带上。价电子所处的能带称价带(对应较低能量)。与价带比来的高能带称导带,能带之间的空域称为禁带。当加外电场时,价带中电子跃迁到导带中去,在导带中可以自由活动而起导电感化。同时,价带中掉掉落一个电子,则相当于出现一个带正电的空穴,这类空穴在外电场的感化下,也能起导电感化。是以,价带中空穴和导带中的电子都有导电感化,统称为载流子。 e~OpofJNb  
          Jy)/%p~  
            (2)搀杂半导体与p-n结。没有杂质的纯净半导体,称为本征半导体。假设在本征半导体中掺入杂质原子,则在导带之下和价带之上构成了杂质能级,分别称为檀越能级和受主能级。 V3Bz Mw\9r  
          >4TO=i  
            有檀越能级的半导体称为n型半导体;有受主能级的半导体称这p型半导体。在常温下,热能使n型半导体的大年夜部份檀越原子被离化,个中电子被激起到导带上,成为自由电子。而p型半导体的大年夜部份受主原子则俘获了价带中的电子,在价带中构成空穴。是以,n型半导体重要由导带中的电子导电;p型半导体重要由价带中的空穴导电。 /~1+i'7V.,  
          )~>YH*g  
            半导体激光器中所用半导体材料,搀杂浓度较大年夜,n型杂质原子数通常是(2-5)x1018cm-1,p型为(1-3)x1019cm-1 3o*YzwRt  
          &ZO0r ^  
            在一块半导体资估中,从p型区到n型区忽然变更的区域称为p-n结。其交界面处将构成一空间电荷区。n型半导体带中电子要向p区分散,而p型半导体价带中的空穴要向n区分散。如许一来,构造邻近的n型区由因而檀越而带正电,结区邻近的p型区由因而受主而带负电。在交界面处构成一个由n区指向p区的电场,称为自建电场。此电场会阻止电子和空穴的延续分散。 '1[Ft03  
          .-zom~N-?  
            (3)p-n结电注入激起机理。若在构成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压,p区接正极,n区接负极。明显,正向电压的电场与p-n结的自建电场偏向相反,它减弱了自建电场对晶体中电子分散活动的阻碍感化,使n区中的自由电子在正向电压的感化下,又源源赓续地经过过程p-n结向p区分散,在结区内同时存在着大年夜量导带中的电子和价带中的空穴时,它们将在注入区产生复合,当导带中的电子跃迁到价带时,多余的能量就以光的情势发射出来。这就是半导体场致发光的机理,这类自发复合的发光称为自发辐射。 Rq-ZL{LR7  
          VbYdZCC  
            要使p-n结产生激光,必须在构造内构成粒子反转分布状况,需利用重搀杂的半导体材料,请求注入p-n结的电流足够大年夜(如30000A/cm2)。如许在p-n结的局部区域内,便可以构成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状况,从而产生受激复合辐射而发出激光。 LVy yO3e  
          5xiEPh  
            2.半导体激光器构造 zLQx%Yg!  
          *. t^MP  
            其外形及大年夜小与小功率半导体三极管差不多,仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状,结区厚为几十微米,面积约小于1mm2。 "]*tLL:`  
          g)-te+?6  
            半导体激光器的威尼斯国际娱乐网站谐振腔是利用与p-n结平面相垂直的天然解理面(110面)构成,它有35的反射率,已足以引发激光振荡。若需增长反射率可在晶面上镀一层二氧化硅,再镀一层金属银膜,可取得95%以上的反射率。 +A+)=/i;  
          Uo49*Mr  
            一旦半导体激光器上加上正向偏压时,在结区就产生粒子数反转而进行复合。
           
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