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1儀器簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生激光的器件。工作原理是通過一定的激勵(lì)方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶（導(dǎo)帶與價(jià)帶）之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)（受主或施主）能級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí)，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式主要有三種，即電注入式，光泵式和高能電子束激勵(lì)式。電注入式半導(dǎo)體激光器，一般是由砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦（InP）、硫化鋅（ZnS）等材料制成的半導(dǎo)體面結(jié)型二極管，沿正向偏壓注入電流進(jìn)行激勵(lì)，在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射。光泵式半導(dǎo)體激光器，一般用N型或P型半導(dǎo)體單晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物質(zhì)，以其他激光器發(fā)出的激光作光泵激勵(lì)。高能電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器，一般也是用N型或者P型半導(dǎo)體單晶（如PbS,CdS,ZhO等）做工作物質(zhì)，通過由外部注入高能電子束進(jìn)行激勵(lì)。在半導(dǎo)體激光器件中，性能較好，應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注入式GaAs二極管激光器。

2激光器

半導(dǎo)體激光（Semiconductor laser）在1962年被成功激發(fā)，在1970年實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來(lái)經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管（Laser diode）等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機(jī)、激光掃描器、激光指示器（激光筆），是目前生產(chǎn)量大的激光器。
激光二極體的優(yōu)點(diǎn)有：效率高、體積小、重量輕且價(jià)格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，P-N型也達(dá)到數(shù)%~25%，總而言之能量效率高是其大特色。另外，它的連續(xù)輸出波長(zhǎng)涵蓋了紅外線到可見光范圍，而光脈沖輸出達(dá)50W（脈寬100ns）等級(jí)的產(chǎn)品也已商業(yè)化，作為激光雷達(dá)或激發(fā)光源可說是非常容易使用的激光的例子。

3工作原理

根據(jù)固體的能帶理論，半導(dǎo)體材料中電子的能級(jí)形成能帶。高能量的為導(dǎo)帶，低能量的為價(jià)帶，兩帶被禁帶分開。引入半導(dǎo)體的非平衡電子-空穴對(duì)復(fù)合時(shí)，把釋放的能量以發(fā)光形式輻射出去，這就是載流子的復(fù)合發(fā)光。

一般所用的半導(dǎo)體材料有兩大類，直接帶隙材料和間接帶隙材料，其中直接帶隙半導(dǎo)體材料如GaAs（砷化鎵）比間接帶隙半導(dǎo)體材料如Si有高得多的輻射躍遷幾率，發(fā)光效率也高得多。

半導(dǎo)體復(fù)合發(fā)光達(dá)到受激發(fā)射（即產(chǎn)生激光）的必要條件是：①粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布分別從P型側(cè)和n型側(cè)注入到有源區(qū)的載流子密度十分高時(shí)，占據(jù)導(dǎo)帶電子態(tài)的電子數(shù)超過占據(jù)價(jià)帶電子態(tài)的電子數(shù)，就形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。②光的諧振腔在半導(dǎo)體激光器中，諧振腔由其兩端的鏡面組成，稱為法布里一珀羅腔。③高增益用以補(bǔ)償光損耗。諧振腔的光損耗主要是從反射面向外發(fā)射的損耗和介質(zhì)的光吸收。

半導(dǎo)體激光器是依靠注入載流子工作的，發(fā)射激光必須具備三個(gè)基本條件：
（1）要產(chǎn)生足夠的 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，即高能態(tài)粒子數(shù)足夠的大于處于低能態(tài)的粒子數(shù)；
（2）有一個(gè)合適的諧振腔能夠起到反饋?zhàn)饔茫故芗ぽ椛涔庾釉錾瑥亩a(chǎn)生激光震蕩；
（3）要滿足一定的閥值條件，以使光子增益等于或大于光子的損耗。
半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式，利用半導(dǎo)體物質(zhì)（即利用電子）在能帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋，產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。
半導(dǎo)體激光器優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。

4封裝技術(shù)

技術(shù)介紹

半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來(lái)的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而半導(dǎo)體激光器封裝則是完成輸出電信號(hào)，保護(hù)管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無(wú)法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝用于半導(dǎo)體激光器。

發(fā)光部分

半導(dǎo)體激光器的核心發(fā)光部分是由p型和n型半導(dǎo)體構(gòu)成的pn結(jié)管芯，當(dāng)注入pn結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個(gè)方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來(lái)，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高半導(dǎo)體激光器的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī)Φ5mm型半導(dǎo)體激光器封裝是將邊長(zhǎng)0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點(diǎn)與金絲，鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，有這樣幾種作用：保護(hù)管芯等不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材料性質(zhì)（摻或不摻散色劑），起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發(fā)散角；管芯折射率與空氣折射率相關(guān)太大，致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射導(dǎo)致過多光損失，選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹脂作過渡，提高管芯的光出射效率。用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對(duì)光子逸出效率的影響是不同的，發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到半導(dǎo)體激光器的軸線方向，相應(yīng)的視角較小；如果頂部的樹脂透鏡為圓形或平面型，其相應(yīng)視角將增大。

驅(qū)動(dòng)電流

一般情況下，半導(dǎo)體激光器的發(fā)光波長(zhǎng)隨溫度變化為0.2-0.3nm/℃，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng)pn結(jié)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升，在室溫附近，溫度每升高1℃，半導(dǎo)體激光器的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減少1%左右，封裝散熱；時(shí)保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要，以往多采用減少其驅(qū)動(dòng)電流的辦法，降低結(jié)溫，多數(shù)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流限制在20mA左右。但是，半導(dǎo)體激光器的光輸出會(huì)隨電流的增大而增加，很多功率型半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到70mA、100mA甚至1*，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，全新的半導(dǎo)體激光器封裝設(shè)計(jì)理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，改善熱特性。例如，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點(diǎn)的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中，PCB線路板等的熱設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱性能也十分重要。

進(jìn)入21世紀(jì)后，半導(dǎo)體激光器的化、超高亮度化、全色化不斷發(fā)展創(chuàng)新，紅、橙半導(dǎo)體激光器光效已達(dá)到100Im/W，綠半導(dǎo)體激光器為501m/W，單只半導(dǎo)體激光器的光通量也達(dá)到數(shù)十Im。半導(dǎo)體激光器芯片和封裝不再沿龔傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與制造生產(chǎn)模式，在增加芯片的光輸出方面，研發(fā)不僅于改變材料內(nèi)雜質(zhì)數(shù)量，晶格缺陷和位錯(cuò)來(lái)提高內(nèi)部效率，同時(shí)，如何改善管芯及封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)半導(dǎo)體激光器內(nèi)部產(chǎn)生光子出射的幾率，提高光效，解決散熱，取光和熱沉優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)光學(xué)性能，加速表面貼裝化SMD進(jìn)程更是產(chǎn)業(yè)界研發(fā)的主流方向。

5決定因素

半導(dǎo)體光電器件的工作波長(zhǎng)是和制作器件所用的半導(dǎo)體材料的種類相關(guān)的。半導(dǎo)體材料中存在著導(dǎo)帶和價(jià)帶，導(dǎo)帶上面可以讓電子自由運(yùn)動(dòng)，而價(jià)帶下面可以讓空穴自由運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)帶和價(jià)帶之間隔著一條禁帶，當(dāng)電子吸收了光的能量從價(jià)帶跳躍到導(dǎo)帶中去時(shí)，就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導(dǎo)帶跳回價(jià)帶，又可以把電的能量變成光，這時(shí)材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長(zhǎng)。材料科學(xué)的發(fā)展使我們能采用能帶工程對(duì)半導(dǎo)體材料的能帶進(jìn)行各種精巧的裁剪，使之能滿足我們的各種需要并為我們做更多的事情，也能使半導(dǎo)體光電器件的工作波長(zhǎng)突破材料禁帶寬度的限制擴(kuò)展到更寬的范圍。

6損耗關(guān)系

激光器的腔體可以有諧振腔和外腔之分。在諧振腔里，激光器的損耗有很多種類，比如偏折損耗，法布里珀羅諧振腔就有較大偏折損耗，而共焦腔的偏折損耗較小，適合于小功率連續(xù)輸出激光，還比如反轉(zhuǎn)粒子的*躍遷損耗（這類損耗可以歸為白噪聲）等等之類的，都是腔長(zhǎng)長(zhǎng)損耗大。激光器閾值電流不過就是能讓激光器起振的電流，諧振腔長(zhǎng)短的不同可以使得閾值電流有所不同，半導(dǎo)體激光器中，像邊發(fā)射激光器腔長(zhǎng)較長(zhǎng)，閾值電流相對(duì)較大，而垂直腔面發(fā)射激光器腔長(zhǎng)極短，閾值電流就非常低了。這些都不是一兩句話可以說的清楚的，它們各自的速率方程也都不同，不是一兩個(gè)式子能解釋的。另外諧振腔長(zhǎng)度不同也可以達(dá)到選模的作用，即輸出激光的頻率不同。

7發(fā)展概況

簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管（LD）。進(jìn)入八十年代，人們吸收了半導(dǎo)體物理發(fā)展的新成果，采用了量子阱（QW）和應(yīng)變量子阱（SL-QW）等新穎性結(jié)構(gòu)，引進(jìn)了折射率調(diào)制Bragg發(fā)射器以及增強(qiáng)調(diào)制Bragg發(fā)射器新技術(shù)，同時(shí)還發(fā)展了MBE、MOCVD及CBE等晶體生長(zhǎng)技術(shù)新工藝，使得新的外延生長(zhǎng)工藝能夠地控制晶體生長(zhǎng)，達(dá)到原子層厚度的精度，生長(zhǎng)出量子阱以及應(yīng)變量子阱材料。于是，制作出的LD，其閾值電流顯著下降，轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，輸出功率成倍增長(zhǎng)，使用壽命也明顯加長(zhǎng)。

小功率

用于信息技術(shù)領(lǐng)域的小功率LD發(fā)展極快。例如用于光纖通信及光交換系統(tǒng)的分布反饋（DFB）和動(dòng)態(tài)單模LD、窄線寬可調(diào)諧DFB-LD、用于光盤等信息處理技術(shù)領(lǐng)域的可見光波長(zhǎng)（如波長(zhǎng)為670nm、650nm、630nm的紅光到藍(lán)綠光）LD、量子阱面發(fā)射激光器以及超短脈沖LD等都得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展。這些器件的發(fā)展特征是：?jiǎn)晤l窄線寬、高速率、可調(diào)諧以及短波長(zhǎng)化和光電單片集成化等。

高功率

1983年，波長(zhǎng)800nm的單個(gè)LD輸出功率已超過100mW，到了1989年，0.1mm條寬的LD則達(dá)到3.7W的連續(xù)輸出，而1cm線陣LD已達(dá)到76W輸出，轉(zhuǎn)換效率達(dá)39%。1992年，美國(guó)人又把指標(biāo)提高到一個(gè)新水平：1cm線陣LD連續(xù)波輸出功率達(dá)121W，轉(zhuǎn)換效率為45%。輸出功率為120W、1500W、3kW等諸多高功率LD均已面世。率、高功率LD及其列陣的迅速發(fā)展也為全固化激光器，亦即半導(dǎo)體激光泵浦（LDP）的固體激光器的迅猛發(fā)展提供了強(qiáng)有力的條件。

為適應(yīng)EDFA和EDFL等需要，波長(zhǎng)980nm的大功率LD也有很大發(fā)展。配合光纖Bragg光柵作選頻濾波，大幅度改善其輸出穩(wěn)定性，泵浦效率也得到有效提高。

8產(chǎn)品分類

（1）異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器
（2）條形結(jié)構(gòu)激光器
（3）GaAIAs/GaAs激光器
（4）InGaAsP/InP激光器
（5）可見光激光器
（6）遠(yuǎn)紅外激光器
（7）動(dòng)態(tài)單模激光器
（8）分布反饋激光器
（9）量子阱激光器
（10）表面發(fā)射激光器
（11）微腔激光器

應(yīng)用介紹

半導(dǎo)體激光器是成熟較早、進(jìn)展較快的一類激光器，由于它的波長(zhǎng)范圍寬，制作簡(jiǎn)單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)，因此，品種發(fā)展快，應(yīng)用范圍廣，已超過300種，半導(dǎo)體激光器的主要應(yīng)用領(lǐng)域是Gb局域網(wǎng)，850nm波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器適用于）1Gh/。局域網(wǎng)，1300nm -1550nm波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器適用于1OGb局域網(wǎng)系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域，已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核心技術(shù)。半導(dǎo)體激光器在激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導(dǎo)跟蹤、引燃引爆、自動(dòng)控制、檢測(cè)儀器等方面獲得了廣泛的應(yīng)用，形成了廣闊的市場(chǎng)。1978年，半導(dǎo)體激光器開始應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規(guī)模集成電路平面工藝組成光電子系統(tǒng)。由于半導(dǎo)體激光器有著超小型、率和高速工作的優(yōu)異特點(diǎn)，所以這類器件的發(fā)展，一開始就和光通信技術(shù)緊密結(jié)合在一起，它在光通信、光變換、光互連、并行光波系統(tǒng)、光信息處理和光存貯、光計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的光禍合等方面有重要用途。半導(dǎo)體激光器的問世極大地推動(dòng)了信息光電子技術(shù)的發(fā)展，到如今，它是當(dāng)前光通信領(lǐng)域中發(fā)展快、為重要的激光光纖通信的重要光源。半導(dǎo)體激光器再加上低損耗光纖，對(duì)光纖通信產(chǎn)生了重大影響，并加速了它的發(fā)展。因此可以說，沒有半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，就沒有當(dāng)今的光通信。GaAs/GaAlA。雙異質(zhì)結(jié)激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長(zhǎng)距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無(wú)不都采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器（DFB一LD）。半導(dǎo)體激光器也廣泛地應(yīng)用于光盤技術(shù)中，光盤技術(shù)是集計(jì)算技術(shù)、激光技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。是大容t高密度、快速有效和低成本的信息存儲(chǔ)手段，它需要半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的光束將信息寫人和讀出。

常用器件

下面我們具體來(lái)看看幾種常用的半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用：
量子阱半導(dǎo)體大功率激光器在精密機(jī)械零件的激光加工方面有重要應(yīng)用，同時(shí)也成為固體激光器理想的、率泵浦光源 由于它的率、高可*性和小型化的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致了固體激光器的不斷更新。

在印刷業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，高功率半導(dǎo)體激光器也有應(yīng)用。另外，如長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器（1976年，人們用Ga[nAsP/InP實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器）用于光通信，短波長(zhǎng)激光器用于光盤讀出。自從NaKamuxa實(shí)現(xiàn)了GaInN/GaN藍(lán)光激光器，可見光半導(dǎo)體激光器在光盤系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，如CD播放器，DVD系統(tǒng)和高密度光存儲(chǔ)器可見光面發(fā)射激光器在光盤、打印機(jī)、顯示器中都有著很重要的應(yīng)用，特別是紅光、綠光和藍(lán)光面發(fā)射激光器的應(yīng)用更廣泛。藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器用于水下通信、激光打印、高密度信息讀寫、深水探測(cè)及應(yīng)用于大屏幕彩色顯示和高清晰度彩色電視機(jī)中。總之，可見光半導(dǎo)體激光器在用作彩色顯示器光源、光存貯的讀出和寫人，激光打印、激光印刷、高密度光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)、條碼讀出器以及固體激光器的泵浦源等方面有著廣泛的用途。量子級(jí)聯(lián)激光的新型激光器應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)和醫(yī)檢領(lǐng)域。另外，由于半導(dǎo)體激光器可以通過改變磁場(chǎng)或調(diào)節(jié)電流實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧，且已經(jīng)可以獲得線寬很窄的激光輸出，因此利用半導(dǎo)體激光器可以進(jìn)行高分辨光譜研究。可調(diào)諧激光器是深入研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)而迅速發(fā)展的激光光譜學(xué)的重要工具大功率中紅外（3.5lm）LD在紅外對(duì)抗、紅外照明、激光雷達(dá)、大氣窗口、自由空間通信、大氣監(jiān)視和化學(xué)光譜學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用。

綠光到紫外光的垂直腔面發(fā)射器在光電子學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，如超高密度、光存儲(chǔ)。近場(chǎng)光學(xué)方案被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高密度光存儲(chǔ)的重要手段。垂直腔面發(fā)射激光器還可用在全色平板顯示、大面積發(fā)射、照明、光信號(hào)、光裝飾、紫外光刻、激光加工和醫(yī)療等方面I2）、如前所述，半導(dǎo)體激光器自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，由于取得了DFB動(dòng)態(tài)單縱模激光器的研制成功和實(shí)用化，量子阱和應(yīng)變層量子阱激光器的出現(xiàn)，大功率激光器及其列陣的進(jìn)展，可見光激光器的研制成功，面發(fā)射激光器的實(shí)現(xiàn)、單極性注人半導(dǎo)體激光器的研制等等一系列的重大突破，半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，半導(dǎo)體激光器已成為激光產(chǎn)業(yè)的主要組成部分，已成為各國(guó)發(fā)展信息、通信、家電產(chǎn)業(yè)及軍事裝備*的重要基礎(chǔ)器件。

半導(dǎo)體激光器在半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)中的應(yīng)用：
半導(dǎo)體激光器因其使用壽命長(zhǎng)、激光利用效率高、熱能量比YAG激光器小、體積小、性價(jià)比高、用電省等一系列優(yōu)勢(shì)而成為2010年熱賣產(chǎn)品，e網(wǎng)激光生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，加速了以半導(dǎo)體激光器為主要耗材的半導(dǎo)體激光機(jī)取代YAG激光打標(biāo)機(jī)*的步伐。

9發(fā)展過程

綜述

半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展及隨之而來(lái)的晶體管的發(fā)明，使科學(xué)家們?cè)缭?0年代就設(shè)想發(fā)明半導(dǎo)體激光器，60年代早期，很多小組競(jìng)相進(jìn)行這方面的研究。在理論分析方面，以莫斯科列別捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作為杰出。

早期研究

在1962年7月召開的固體器件研究國(guó)際會(huì)議上，美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的兩名學(xué)者克耶斯（Keyes）
[半導(dǎo)體激光器] 半導(dǎo)體激光器
和奎斯特（Quist）報(bào)告了砷化鎵材料的光發(fā)射現(xiàn)象，這引起通用電氣研究實(shí)驗(yàn)室工程師哈爾（Hall）的極大興趣，在會(huì)后回家的火車上他寫下了有關(guān)數(shù)據(jù)。回到家后，哈爾立即制定了研制半導(dǎo)體激光器的計(jì)劃，并與其他研究人員一道，經(jīng)數(shù)周奮斗，他們的計(jì)劃獲得成功。
像晶體二極管一樣，半導(dǎo)體激光器也以材料的p-n結(jié)特性為基礎(chǔ)，且外觀亦與前者類似，因此，半導(dǎo)體激光器常被稱為二極管激光器或激光二極管。

制造器件

早期的激光二極管有很多實(shí)際限制，例如，只能在77K低溫下以微秒脈沖工作，過了8年多時(shí)間，才由貝爾實(shí)驗(yàn)室和列寧格勒（圣彼得堡）約飛（Ioffe）物理研究所制造出能在室溫下工作的連續(xù)器件。而足夠可靠的半導(dǎo)體激光器則直到70年代中期才出現(xiàn)。

半導(dǎo)體激光器體積非常小，小的只有米粒那樣大。工作波長(zhǎng)依賴于激光材料，一般為0.6～1.55微米，由于多種應(yīng)用的需要，更短波長(zhǎng)的器件在發(fā)展中。據(jù)報(bào)導(dǎo)，以Ⅱ～Ⅳ價(jià)元素的化合物，如ZnSe為工作物質(zhì)的激光器，低溫下已得到0.46微米的輸出，而波長(zhǎng)0.50～0.51微米的室溫連續(xù)器件輸出功率已達(dá)10毫瓦以上。但迄今尚未實(shí)現(xiàn)商品化。

光纖通信是半導(dǎo)體激光可預(yù)見的重要的應(yīng)用領(lǐng)域，一方面是世界范圍的遠(yuǎn)距離海底光纖通信，另一方面則是各種地區(qū)網(wǎng)。后者包括高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)、航空電子系統(tǒng)、衛(wèi)生通訊網(wǎng)、高清晰度閉路電視網(wǎng)等。但就而言，激光唱機(jī)是這類器件的大市場(chǎng)。其他應(yīng)用包括高速打印、自由空間光通信、固體激光泵浦源、激光指示，及各種醫(yī)療應(yīng)用等。
20世紀(jì)60年代初期的半導(dǎo)體激光器是同質(zhì)結(jié)型激光器，它是在一種材料上制作的pn結(jié)二極管在正向大電流注人下，電子不斷地向p區(qū)注人，空穴不斷地向n區(qū)注人.于是，在原來(lái)的pn結(jié)耗盡區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了載流子分布的反轉(zhuǎn)，由于電子的遷移速度比空穴的遷移速度快，在有源區(qū)發(fā)生輻射、復(fù)合，發(fā)射出熒光，在一定的條件下發(fā)生激光，這是一種只能以脈沖形式工作的半導(dǎo)體激光器。

第二階段

半導(dǎo)體激光器發(fā)展的第二階段是異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器，它是由兩種不同帶隙的半導(dǎo)體材料薄層，如GaAs,GaAlAs所組成，先出現(xiàn)的是單異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器（1969年）。單異質(zhì)結(jié)注人型激光器（SHLD）是利用異質(zhì)結(jié)提供的勢(shì)壘把注入電子限制在GaAsP一N結(jié)的P區(qū)之內(nèi)，以此來(lái)降低閥值電流密度，其數(shù)值比同質(zhì)結(jié)激光器降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，但單異質(zhì)結(jié)激光器仍不能在室溫下連續(xù)工作。

1970年，實(shí)現(xiàn)了激光波長(zhǎng)為9000&Aring：室溫連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)GaAs-GaAlAs（砷化鎵一鎵鋁砷）激光器。雙異質(zhì)結(jié)激光器（DHL）的誕生使可用波段不斷拓寬，線寬和調(diào)諧性能逐步提高。其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在P型和n型材料之間生長(zhǎng)了僅有0. 2 Eam厚，不摻雜的，具有較窄能隙材料的一個(gè)薄層，因此注人的載流子被限制在該區(qū)域內(nèi)（有源區(qū)），因而注人較少的電流就可以實(shí)現(xiàn)載流子數(shù)的反轉(zhuǎn)。在半導(dǎo)體激光器件中，比較成熟、性能較好、應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注人式GaAs二極管激光器。

隨著異質(zhì)結(jié)激光器的研究發(fā)展，人們想到如果將超薄膜（< 20nm）的半導(dǎo)體層作為激光器的激括層，以致于能夠產(chǎn)生量子效應(yīng)，結(jié)果會(huì)是怎么樣?再加之由于MBE,MOCVD技術(shù)的成就。于是，在1978年出現(xiàn)了世界上只半導(dǎo)體量子阱激光器（QWL），它大幅度地提高了半導(dǎo)體激光器的各種性能.后來(lái)，又由于MOCVD,MBE生長(zhǎng)技術(shù)的成熟，能生長(zhǎng)出高質(zhì)量超精細(xì)薄層材料，之后，便成功地研制出了性能更加良好的量子阱激光器，量子阱半導(dǎo)體激光器與雙異質(zhì)結(jié)（DH）激光器相比，具有闌值電流低、輸出功率高，頻率響應(yīng)好，光譜線窄和溫度穩(wěn)定性好和較高的電光轉(zhuǎn)換效率等許多優(yōu)點(diǎn)。

QWL在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是它的有源區(qū)是由多個(gè)或單個(gè)阱寬約為100人的勢(shì)阱所組成，由于勢(shì)阱寬度小于材料中電子的德布羅意波的波長(zhǎng)，產(chǎn)生了量子效應(yīng)，連續(xù)的能帶分裂為子能級(jí).因此，特別有利于載流子的有效填充，所需要的激射閱值電流特別低.半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的主要是單、多量子阱，單量子阱（SQW）激光器的結(jié)構(gòu)基本上就是把普通雙異質(zhì)結(jié)（DH）激光器的有源層厚度做成數(shù)十nm以下的一種激光器，通常把勢(shì)壘較厚以致于相鄰勢(shì)阱中電子波函數(shù)不發(fā)生交迭的周期結(jié)構(gòu)稱為多量子阱（MQW ）.量子阱激光器單個(gè)輸出功率現(xiàn)已大于1w，承受的功率密度已達(dá)l OMW/cm3以上）而為了得到更大的輸出功率，通常可以把許多單個(gè)半導(dǎo)體激光器組合在一起形成半導(dǎo)體激光器列陣。因此，量子阱激光器當(dāng)采用陣列式集成結(jié)構(gòu)時(shí)，輸出功率則可達(dá)到l00w以上.高功率半導(dǎo)體激光器（特別是陣列器件）飛速發(fā)展，已經(jīng)推出的產(chǎn)品有連續(xù)輸出功率5 W,10W,20W和30W的激光器陣列.脈沖工作的半導(dǎo)體激光器峰值輸出功率50w. 120W和1500W的陣列也已經(jīng)商品化.一個(gè)4. 5 cm x 9cm的二維陣列，其峰值輸出功率已經(jīng)超過45kW.峰值輸出功率為350kW的二維陣列也已間世。

發(fā)展方向

從20世紀(jì)70年代末開始，半導(dǎo)體激光器明顯向著兩個(gè)方向發(fā)展，一類是以傳遞信息為目的的信息型激光器。另一類是以提高光功率為目的的功率型激光器。在泵浦固體激光器等應(yīng)用的推動(dòng)下，高功率半導(dǎo)體激光器（連續(xù)輸出功率在100W 以上，脈沖輸出功率在5W以上，均可稱之謂高功率半導(dǎo)體激光器）在20世紀(jì)90年代取得了突破性進(jìn)展，其標(biāo)志是半導(dǎo)體激光器的輸出功率顯著增加，國(guó)外千瓦級(jí)的高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)商品化，國(guó)內(nèi)樣品器件輸出已達(dá)到600W[61。如果從激光波段的被擴(kuò)展的角度來(lái)看，先是紅外半導(dǎo)體激光器，接著是670nm紅光半導(dǎo)體激光器大量進(jìn)入應(yīng)用，接著，波長(zhǎng)為650nm,635nm的問世，藍(lán)綠光、藍(lán)光半導(dǎo)體激光器也相繼研制成功，10mw量級(jí)的紫光乃至紫外光半導(dǎo)體激光器，也在加緊研制中[a}為適應(yīng)各種應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體激光器還有可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，電子束激勵(lì)半導(dǎo)體激光器以及作為“集成光路”的好光源的分布反饋激光器（DFB一LD），分布布喇格反射式激光器（DBR一LD）和集成雙波導(dǎo)激光器。另外，還有高功率無(wú)鋁激光器（從半導(dǎo)體激光器中除去鋁，以獲得更高輸出功率，更長(zhǎng)壽命和更低造價(jià)的管子）、中紅外半導(dǎo)體激光器和量子級(jí)聯(lián)激光器等等。其中，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器是通過外加的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、壓力、摻雜盆等改變激光的波長(zhǎng)，可以很方便地對(duì)輸出光束進(jìn)行調(diào)制。分布反饋（DF）式半導(dǎo)體激光器是伴隨光纖通信和集成光學(xué)回路的發(fā)展而出現(xiàn)的，它于1991年研制成功，分布反饋式半導(dǎo)體激光器*實(shí)現(xiàn)了單縱模運(yùn)作，在相干技術(shù)領(lǐng)域中又開辟了巨大的應(yīng)用前景它是一種無(wú)腔行波激光器，激光振蕩是由周期結(jié)構(gòu)（或衍射光柵）形成光藕合提供的，不再由解理面構(gòu)成的諧振腔來(lái)提供反饋，優(yōu)點(diǎn)是易于獲得單模單頻輸出，容易與纖維光纜、調(diào)制器等耦合，特別適宜作集成光路的光源。

單極性注入的半導(dǎo)體激光器是利用在導(dǎo)帶內(nèi)（或價(jià)帶內(nèi)）子能級(jí)間的熱電子光躍遷以實(shí)現(xiàn)受激光發(fā)射，自然要使導(dǎo)帶和價(jià)帶內(nèi)存在子能級(jí)或子能帶，這就必須采用量子阱結(jié)構(gòu).單極性注入激光器能獲得大的光功率輸出，是一種商效率和超商速響應(yīng)的半導(dǎo)體激光器，并對(duì)發(fā)展硅基激光器及短波激光器很有利。量子級(jí)聯(lián)激光器的發(fā)明大大簡(jiǎn)化了在中紅外到遠(yuǎn)紅外這樣寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生特定波長(zhǎng)激光的途徑.它只用同一種材料，根據(jù)層的厚度不同就能得到上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的各種波長(zhǎng)的激光.同傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器相比，這種激光器不需冷卻系統(tǒng)，可以在室溫下穩(wěn)定操作.低維（量子線和量子點(diǎn)）激光器的研究發(fā)展也很快，日本okayama的GaInAsP/Inp長(zhǎng)波長(zhǎng)量子線（Qw+）激光器已做到9OkCW工作條件下Im =6.A,l =37A/cm2并有很高的量子效率.眾多科研單位正在研制自組裝量子點(diǎn)（QD）激光器，該QDLD已具有了高密度，高均勻性和高發(fā)射功率.由于實(shí)際需要，半導(dǎo)體激光器的發(fā)展主要是圍繞著降低闊值電流密度、延長(zhǎng)工作壽命、實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)工作，以及獲得單模、單頻、窄線寬和發(fā)展各種不同激射波長(zhǎng)的器件進(jìn)行的。

面發(fā)射器

20世紀(jì)90年代出現(xiàn)并特別值得一提的是面發(fā)射激光器（SEL），早在1977年，人們就提出了所謂的面發(fā)射激光器，并于1979年做出了個(gè)器件，1987年做出了用光泵浦的780nm的面發(fā)射激光器。1998年GaInAIP/GaA。面發(fā)射激光器在室溫下達(dá)到亞毫安的網(wǎng)電流，8mW的輸出功率和11%的轉(zhuǎn)換效率[2）前面談到的半導(dǎo)體激光器，從腔體結(jié)構(gòu)上來(lái)說，不論是F一P（法布里一泊羅）腔或是DBR（分布布拉格反射式）腔，激光輸出都是在水平方向，統(tǒng)稱為水平腔結(jié)構(gòu)。它們都是沿著襯底片的平行方向出光的。而面發(fā)射激光器卻是在芯片上下表面鍍上反射膜構(gòu)成了垂直方向的F一P腔，光輸出沿著垂直于襯底片的方向發(fā)出，垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器（VCSELS）是一種新型的量子阱激光器，它的激射闊值電流低，輸出光的方向性好，藕合效率高，通過陣列化分布能得到相當(dāng)強(qiáng)的光功率輸出，垂直腔面發(fā)射激光器已實(shí)現(xiàn)了工作溫度高達(dá)71℃。另外，垂直腔面發(fā)射激光器還具有兩個(gè)不穩(wěn)定的互相垂直的偏振橫模輸出，即x模和y模，對(duì)偏振開關(guān)和偏振雙穩(wěn)特性的研究也進(jìn)入到了一個(gè)新階段，人們可以通過改變光反饋、光電反饋、光注入、注入電流等等因素實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振態(tài)的控制，在光開關(guān)和光邏輯器件領(lǐng)域獲得新的進(jìn)展。20世紀(jì)90年代末，面發(fā)射激光器和垂直腔面發(fā)射激光器得到了迅速的發(fā)展，且已考慮了在超并行光電子學(xué)中的多種應(yīng)用。980mn,850nm和780nm的器件在光學(xué)系統(tǒng)中已經(jīng)實(shí)用化。垂直腔面發(fā)射激光器已用于千兆位以太網(wǎng)的高速網(wǎng)絡(luò)。為了滿足21世紀(jì)信息傳輸寬帶化、信息處理高速化、信息存儲(chǔ)大容量以及軍用裝備小型、高精度化等需要，半導(dǎo)體激光器的發(fā)展趨勢(shì)主要在高速寬帶LD、大功率ID，短波長(zhǎng)LD，盆子線和量子點(diǎn)激光器、中紅外LD等方面。在這些方面取得了一系列重大的成果。

10其他資料

——朗訊科技公司下屬研發(fā)機(jī)構(gòu)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們成功研制出世界上*能夠在紅外波長(zhǎng)光譜范圍內(nèi)持續(xù)可*地發(fā)射光的新型半導(dǎo)體激光器。新設(shè)備克服了原有寬帶激光發(fā)射過程中存在的缺陷，在*光纖通信和感光化學(xué)探測(cè)器等領(lǐng)域有著廣闊的潛在應(yīng)用。相關(guān)的制造技術(shù)可望成為未來(lái)用于光纖的高性能半導(dǎo)體激光器的基礎(chǔ)。

——有關(guān)新激光器性質(zhì)的論文刊登2002年2月21日出版的《自然》雜志上。文章主要作者、貝爾實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家Claire Gmachl斷言：“超寬帶半導(dǎo)體激光器可用來(lái)制造高度敏感的萬(wàn)用探測(cè)器，以探測(cè)大氣中的細(xì)微污染痕跡，還可用于制造諸如呼吸分析儀等新的醫(yī)療診斷工具。”

——半導(dǎo)體激光器是一種非常方便的光源，具備緊湊、耐用、便攜和強(qiáng)大等特點(diǎn)。然而，典型半導(dǎo)體激光器通常為窄帶設(shè)備，只能以*波長(zhǎng)發(fā)出單色光。相比之下，超寬帶激光器具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可以同時(shí)在更寬的光譜范圍內(nèi)選取波長(zhǎng)。制造出可在范圍廣泛的操作環(huán)境下可*運(yùn)行的超寬帶激光器正是科學(xué)家們長(zhǎng)久以來(lái)追求的一個(gè)目標(biāo)。

——為了研制出新型的激光器，貝爾實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家們采用了650余種光子學(xué)中使用的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體材料，并將其疊放在一起組成一個(gè)“多層三明治”。這些層面共分為36組，其中不同層面組在感光屬性方面有著細(xì)微的差別，并在*的短波長(zhǎng)范圍內(nèi)生成光，同時(shí)與其他各組之間保持透明。所有這些層面組結(jié)合在一起，就能發(fā)射出寬帶激光。

——新型激光器隸屬于一種稱為量子瀑布（QC）激光器的高性能半導(dǎo)體激光器。QC激光器由Federico Capasso和AlfredCho及其同事于1994年在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，其操作過程非常類似于一道電子瀑布。當(dāng)電流通過激光器時(shí)，電子瀑布將沿著能量階梯奔流而下；每當(dāng)其撞擊一級(jí)階梯時(shí)，就會(huì)放射出紅外光子。這些紅外光子在包含電子瀑布的半導(dǎo)體共振器內(nèi)前后反射，從而激發(fā)出其他光子。這一放大過程將產(chǎn)生出很高的輸出能量。

——超寬帶激光器可在6~8微米紅外波長(zhǎng)范圍產(chǎn)生1.3瓦的峰值能量。Gmachl指出：“從理論上講，波長(zhǎng)范圍可以更寬或更窄。選擇6~8微米范圍波長(zhǎng)發(fā)射激光，目的是更令人信服地演示我們的想法。未來(lái)，我們可以根據(jù)諸如光纖應(yīng)用等具體應(yīng)用的特定需求量身定制激光器。”

11常用參數(shù)

半導(dǎo)體激光器的常用參數(shù)可分為：波長(zhǎng)、閾值電流Ith 、工作電流Iop 、垂直發(fā)散角θ⊥、水平發(fā)散角θ∥、監(jiān)控電流Im。

（1）波長(zhǎng)：即激光管工作波長(zhǎng)，可作光電開關(guān)用的激光管波長(zhǎng)有635nm、650nm、670nm、激光二極管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
（2）閾值電流Ith ：即激光管開始產(chǎn)生激光振蕩的電流，對(duì)一般小功率激光管而言，其值約在數(shù)十毫安，具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至10mA以下。
（3）工作電流Iop ：即激光管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流，此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要。
（4）垂直發(fā)散角θ⊥：激光二極管的發(fā)光帶在垂直PN結(jié)方向張開的角度，一般在15?~40?左右。
（5）水平發(fā)散角θ∥：激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)平行方向所張開的角度，一般在6?~ 10?左右。
（6）監(jiān)控電流Im ：即激光管在額定輸出功率時(shí)，在PIN管上流過的電流。
激光二極管在計(jì)算機(jī)上的光盤驅(qū)動(dòng)器，激光打印機(jī)中的打印頭，條形碼掃描儀，激光測(cè)距、激光醫(yī)療，光通訊，激光指示等小功率光電設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，在舞臺(tái)燈光、激光手術(shù)、激光焊接和激光武器等大功率設(shè)備中也得到了應(yīng)用。

12工業(yè)

工業(yè)激光設(shè)備上用的半導(dǎo)體激光器一般為1064nm、532nm、355nm，功率從幾瓦到幾千瓦不等。一般在SMT模板切割、汽車鈑金切割、激光打標(biāo)機(jī)上使用的是1064nm的，532nm適用于陶瓷加工、玻璃加工等領(lǐng)域，355nm紫外激光適用于覆蓋膜開窗、FPC切割、硅片切割與劃線、高頻微波電路板加工等領(lǐng)域。

13軍事

由于半導(dǎo)體激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、壽命較長(zhǎng)、易于調(diào)制及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,如激光制導(dǎo)跟蹤、激光雷達(dá)、激光引信、光測(cè)距、激光通信電源、激光模擬武器、激光瞄準(zhǔn)告警、激光通信和激光陀螺等。世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視大功率半導(dǎo)體激光器的研制及其在軍事上的應(yīng)用。

半導(dǎo)體激光引信是一種光學(xué)引信, 屬主動(dòng)式近炸引信的技術(shù)范疇。激光引信通過激光對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè), 對(duì)激光回波信息進(jìn)行處理和計(jì)算, 判斷出目標(biāo), 計(jì)算出炸點(diǎn), 在佳位置適時(shí)引爆。炸彈一旦未捕獲或丟失目標(biāo)以及引信失靈后, 自炸機(jī)構(gòu)可以引爆彈丸自毀。半導(dǎo)體激光引信是激光探測(cè)技術(shù)在武器系統(tǒng)中成功的應(yīng)用。

激光制導(dǎo)：它使導(dǎo)彈在激光射束中飛行直至摧毀目標(biāo)。
半導(dǎo)體激光制導(dǎo)已用于地-空導(dǎo)彈、空-空導(dǎo)彈、地-地導(dǎo)彈等。激光制導(dǎo)跟蹤在軍事上具有十分廣泛的應(yīng)用。激光制導(dǎo)的方法之一是駕束制導(dǎo), 又稱激光波束制導(dǎo)。從制導(dǎo)站的激光發(fā)射系統(tǒng)按一定規(guī)律向空間發(fā)射經(jīng)編碼調(diào)制的激光束, 且光束中心線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo);在波束中飛行的導(dǎo)彈, 當(dāng)其位置偏離波束中心時(shí),裝在導(dǎo)彈尾部的激光接收器探測(cè)到激光信號(hào), 經(jīng)信息處理后, 彈上解算裝置計(jì)算出彈體偏離中心線的大小和方向, 形成控制信號(hào); 再通過自動(dòng)駕駛儀操縱導(dǎo)彈相應(yīng)的機(jī)構(gòu), 使其沿著波束中心飛行, 直至摧毀目標(biāo)為止。另一種激光制導(dǎo)方法是光纖制導(dǎo)。通過一根放出的光纖把傳感器的信息傳送到導(dǎo)彈控制器, 觀察所顯示的圖像并通過同一光纖往回發(fā)送控制指令,以達(dá)到控制操縱導(dǎo)彈的目的。

激光測(cè)距：主要用于反坦克武器以及航空、航天等領(lǐng)域。測(cè)距儀采用半導(dǎo)體激光器作光源具有隱蔽性,略加改進(jìn), 還可測(cè)量車輛之間的距離并進(jìn)行數(shù)字顯示, 在低于所需安全系數(shù)時(shí)發(fā)出警報(bào)。半導(dǎo)體激光夜視儀和激光夜視監(jiān)測(cè)儀也得到重要應(yīng)用。利用半導(dǎo)體激光器列陣主動(dòng)式夜視儀的光源具隱蔽性, 列陣功率高的特點(diǎn), 可提高監(jiān)測(cè)距離至1 km, 如配上掃描和圖像顯示裝置, 則可成為激光夜視監(jiān)測(cè)儀。用其對(duì)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí), 目標(biāo)的活動(dòng)情況可適時(shí)通過光纜傳送到指揮所。選擇較長(zhǎng)的合適波長(zhǎng), 可成為全天候監(jiān)測(cè)儀。

激光雷達(dá)：與CO2 激光雷達(dá)相比, 半導(dǎo)體激光列陣的激光雷達(dá)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、波長(zhǎng)短、精度高、具有多種成像功能及實(shí)時(shí)圖像處理功能, 包括各種成像的綜合、圖像跟蹤和目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別等。可用于監(jiān)測(cè)目標(biāo), 測(cè)量大氣水氣、云層、空氣污染; 還可用作飛機(jī)防撞雷達(dá), 機(jī)載切變風(fēng)探測(cè)相干光雷達(dá), 對(duì)來(lái)襲目標(biāo)定位以及對(duì)直升飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈的地形跟蹤等。半導(dǎo)體激光雷達(dá)主要是波長(zhǎng)820～850 nm 的LD 及列陣。

激光模擬：激光模擬主要是以半導(dǎo)體激光為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型軍訓(xùn)和演習(xí)技術(shù)。通過調(diào)節(jié)激光射束、周期和范圍以達(dá)到模擬任何武器特征的目的。武器模擬主要使用904 nm 半導(dǎo)體激光器, 用對(duì)眼睛安全的激光器作為戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的基礎(chǔ), 初稱為激光交戰(zhàn)系統(tǒng)（ LES） 。該系統(tǒng)的研制始于1973 年, 其可行性已得到了證實(shí)。1974 年引進(jìn)了微處理機(jī)技術(shù), 于是LES 發(fā)展成為多功能激光交戰(zhàn)系統(tǒng)（MILES） 。同年,賽羅克斯電光系統(tǒng)公司接受了全套MILES 工程的研制合同, 向陸軍提供8 萬(wàn)多套裝備, 用于地面作戰(zhàn)模擬。此外, 該公司還研制了空對(duì)地作戰(zhàn)系統(tǒng)以及MILES 空防樣機(jī)。*有美、英、瑞（ 典） 三國(guó)出售MILESII/SAWE 系統(tǒng); 北約國(guó)家、以色列、阿根廷、俄羅斯、中國(guó)都在開發(fā)這種系統(tǒng)。

深海光通信：半導(dǎo)體激光器是一種理想光源, 具有抗干擾、保密性好等優(yōu)點(diǎn)。激光對(duì)潛通信光源藍(lán)綠光是海水的通信窗口（ 460～540 nm） , 穿透深度約300 ft, 潛艇可用藍(lán)綠光和衛(wèi)星或航空母艦進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。倍頻半導(dǎo)體高功率激光器列陣（ 波長(zhǎng)在920～1080 nm） 就是一種這樣的光源。
半導(dǎo)體激光通信：半導(dǎo)體激光器在衛(wèi)星通信技術(shù)中只需要較小的望遠(yuǎn)鏡和較低的發(fā)射功率, 就能實(shí)現(xiàn)光的自由空間傳輸并獲得*的數(shù)據(jù)率傳輸。激光通信技術(shù)可用于軌道衛(wèi)星間的相互通信及衛(wèi)星與地面站的通信。

14特性

laser diode是以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)的一類激光器件。除了具有激光器的共同特點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　（1） 體積小，重量輕；
       （2） 驅(qū)動(dòng)功率和電流較低；
       （3） 效率高、工作壽命長(zhǎng)；
       （4） 可直接電調(diào)制；
       （5） 易于與各種光電子器件實(shí)現(xiàn)光電子集成；
       （6） 與半導(dǎo)體制造技術(shù)兼容；可大批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，半導(dǎo)體激光器自問世以來(lái)得到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注與研究。成為世界上發(fā)展快、應(yīng)用廣泛、早走出實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)商用化且產(chǎn)值大的一類激光器。經(jīng)過40多年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器已經(jīng)從初的低溫77K、脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)展到室溫連續(xù)工作、工作波長(zhǎng)從開始的紅外、紅光擴(kuò)展到藍(lán)紫光；閾值電流由105 A/cm2量級(jí)降至102 A/cm2量級(jí)；工作電流小到亞mA量級(jí)；輸出功率從幾mW到陣列器件輸出功率達(dá)數(shù)kW；結(jié)構(gòu)從同質(zhì)結(jié)發(fā)展到單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子阱陣列、分布反饋型、DFB、分布布拉格反射型、DBR等270多種形式。制作方法從擴(kuò)散法發(fā)展到液相外延、LPE、氣相外延、VPE、金屬有機(jī)化合物淀積、MOCVD、分子束外延、MBE、化學(xué)束外延、CBE等多種制備工藝。