半導(dǎo)體(tǐ)激光器又稱為(wéi)激光二極管,是采用半導體材料作為工作介質而產生受激發射的一類激光器(qì)。常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)。激(jī)勵方式(shì)有電注入、電子束激勵和光泵浦激勵三(sān)種形式。
根據激光(guāng)介(jiè)質和工作原理的不同,半(bàn)導體激光器可以(yǐ)分為以下幾類:
1.激光二極管
激光二極管的工作原理是,在(zài)PN結中注入電流,電子與空穴在結區域(yù)內(nèi)複合,釋放出激光光子。由於PN結的結區(qū)域非常小(xiǎo),因此可以(yǐ)產生非常密集(jí)的激光束(shù)。激光二極管(guǎn)的波(bō)長通(tōng)常在800nm至(zhì)980nm之間,適合於光纖通信等應用。
2.垂直腔麵發射激光器(VCSEL)
垂直腔麵發射激光器(VCSEL)是一種在半導體芯片上製造的激光器(qì)。它的激光輸出垂直於芯片表麵(miàn),可以實(shí)現(xiàn)高效耦合到光纖或其他光學(xué)元件中,因此在光通信、光存儲、光打印等領域有廣泛應用。
3.邊界(jiè)發射激光器(EEL)
邊界發射激光器(EEL)是一種在(zài)PN結的邊界上發射激(jī)光的半導體激光器。它的結構類似於激光二極管,但是在PN結的一側增加了一(yī)層反射鏡,使激光在PN結邊界上振蕩,EEL的優點是輸出功率高,波長可調,結構簡單等。
4.量子阱激(jī)光器
量子阱激光器是一種利用(yòng)量(liàng)子(zǐ)阱結構的電子束純效應產生激光(guāng)的半(bàn)導體激光器。量子阱激光器且有波長可調,輸出功率高,照聲低等優點,適用於光纖通信,醫療和(hé)光譜(pǔ)分析(xī)等領域。
5.垂直(zhí)外延激光器
垂直外延激(jī)光器(VLEC)是一種采用外延生長技術(shù)製造的半導體激光器。VIEC的結構複雜,製造工(gōng)藝難度較大,但是具(jù)有波長範圍寬,輸(shū)出功率(lǜ)高等優點,適用於高(gāo)速光通信,光存儲和光打印等領域。
VSCEL VS EEL
根據激光投(tóu)影的方向(xiàng),半導體激(jī)光器可(kě)以分為兩類型:邊發射激光(guāng)器(EEL)和垂(chuí)直腔麵發射激光器(VCSEL)。
EEL有兩種(zhǒng)主要類型:FP激光器和DFB激光器(qì)。在FP激光器中,激光二極管是激光器(qì),其反射鏡隻是激光芯片末端的平麵裂開(kāi)表(biǎo)麵。FP激光器主要用於低數(shù)據速率短距離傳輸;傳輸距離一般在20km以(yǐ)內,速率一(yī)般在(zài)1.25G以(yǐ)內(nèi)。DFB激光二極管是在腔內具有光柵結構的激光器,其在整個腔中產生多次反射。它們主要用於高數據速率的長距離傳輸。
VCSEL與EEL相比,VCSEL激光垂直於頂麵射出,與激光由邊緣射出的邊發射型激光器(EEL)有所不同。因此相較於邊射(shè)型(xíng)激光器,VCSEL激光器具有低閾值電流、穩定單(dān)波長工作、可高頻調(diào)製、容易二維集成(chéng)、沒有腔麵閾值損傷等優點,提供(gòng)更好的激光束質(zhì)量,更高(gāo)的耦(ǒu)合效率和空腔反射率。此外,VCSEL能夠以二維陣列進行(háng),使單個芯片可以包含數百個單(dān)獨的光源,以增加最大輸出功率和(hé)提升長遠的可靠性,EEL隻能在簡單的一維陣列中進行。
半導體激光(guāng)器又稱(chēng)為激光二(èr)極管,是采用半導體材料作為工作介質而產生受激(jī)發射的一類激光器。常(cháng)用材料有砷化镓(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦激勵三種形式。
根據激光介質和工作原理的不同,半導(dǎo)體激光器可以分為以下幾類:
1.激光二極管
激光二極管的工作原理是,在PN結中注入電流,電子與空穴在結區域內複合,釋放出(chū)激光光子。由於PN結的結區域(yù)非常小(xiǎo),因此可以產生非常(cháng)密集的激光束。激光二極管的波長通常(cháng)在800nm至980nm之(zhī)間,適合於光纖通信等應用。
2.垂直腔(qiāng)麵發射激(jī)光器(qì)(VCSEL)
垂(chuí)直腔(qiāng)麵(miàn)發射激光器(VCSEL)是一種在半導體芯片上製造的激光(guāng)器。它的激光輸出(chū)垂直於芯片表麵,可以實現高效耦合到光纖或其他光學元件中,因此在光通信、光存儲、光打印等(děng)領域有廣(guǎng)泛應用。
3.邊界發射激光器(EEL)
邊界發射激(jī)光器(EEL)是一種在PN結的邊界上發射激光的半導體激光(guāng)器。它的結構類似於(yú)激(jī)光二極管,但是在PN結的一側增加了一層反射鏡,使激光在PN結邊界上振蕩,EEL的優點是輸出功率高,波長(zhǎng)可調,結構簡單等。
4.量子阱(jǐng)激光器
量子阱激光器是一種利用(yòng)量子阱(jǐng)結構的電子(zǐ)束純效應產生激光的半導體激光器。量子阱激光器且有波長可調,輸出功率高,照聲低等優點,適用於光纖通(tōng)信,醫療(liáo)和光譜(pǔ)分析等領域。
5.垂(chuí)直外(wài)延激光器
垂直(zhí)外延激(jī)光器(VLEC)是一種采(cǎi)用外延生長技術製造的(de)半導體激光器。VIEC的結構複雜,製造工藝難度較大(dà),但是具有波長範(fàn)圍寬,輸出功率高等(děng)優點,適用於高速光通信,光(guāng)存儲和(hé)光打(dǎ)印等領域。
VSCEL VS EEL
根據激光投影的方向,半導體激光器可以分為兩(liǎng)類型:邊發射激光(guāng)器(EEL)和垂直腔麵發(fā)射激光器(VCSEL)。
EEL有兩種主(zhǔ)要類型:FP激光器和DFB激光(guāng)器。在(zài)FP激光器中,激光二極管是激光器(qì),其反射鏡隻是激光芯片末端的平(píng)麵裂開表麵。FP激光器主要用於低數據速(sù)率短距離傳(chuán)輸(shū);傳輸距離一般在20km以(yǐ)內,速率一般在1.25G以內(nèi)。DFB激光二極管是在腔內具有光柵結構的激光(guāng)器,其在整個腔中產生多次反射。它們主要用(yòng)於高數據速率的長距離傳輸。
VCSEL與EEL相比,VCSEL激光垂直於頂麵(miàn)射出,與激光(guāng)由邊緣(yuán)射出的邊發射型激光器(EEL)有所(suǒ)不同。因此相(xiàng)較於邊(biān)射型激光器,VCSEL激光器具有低閾值電流、穩定單波長工作、可高頻調製(zhì)、容易二維集成、沒有腔麵閾值損傷(shāng)等(děng)優點(diǎn),提供更好的激光束(shù)質量,更高的耦合(hé)效率和空腔(qiāng)反射率。此外,VCSEL能夠以二維陣列進行,使單個芯片可(kě)以包含數百(bǎi)個單獨的光源,以增加最大輸出功率和提升長遠的可靠性(xìng),EEL隻能在簡單的(de)一維陣列中(zhōng)進行。
其中精密光學元件包(bāo)括窗口片、反射鏡(jìng)、棱鏡(jìng)、偏振器、柱麵鏡、球麵透鏡、非球麵透(tòu)鏡、波片、分光鏡、衍射光柵及(jí)其他特色光學元件等,正是激光雷達整機中需要的光學元件。