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半導(dǎo)體激光器制作技術(shù)、工作原理及應(yīng)用全面梳理！

2022年12月15日 10:22點(diǎn)擊：613作者：昆山申為激光科技有限公司來源：昆山申為激光科技有限公司>>進(jìn)入該公司展臺(tái)

自1962年一臺(tái)半導(dǎo)體激光器發(fā)明問世以來，半導(dǎo)體激光器發(fā)生了巨大的變化，極大地推動(dòng)了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，被認(rèn)為是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。近十幾年來，半導(dǎo)體激光器的發(fā)展更為迅速，已成為世界上發(fā)展的一門激光技術(shù)。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)。由于半導(dǎo)體激光器的體積小、結(jié)構(gòu)簡單、輸入能量低、壽命較長、易于調(diào)制以及價(jià)格較低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得它目前在光電子領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，已受到世界各國的高度重視。、

半導(dǎo)體激光器是以直接帶隙半導(dǎo)體材料構(gòu)成的 Pn 結(jié)或 Pin 結(jié)為工作物質(zhì)的一種小型化激光器。半導(dǎo)體激光工作物質(zhì)有幾十種，目前已制成激光器的半導(dǎo)體材料有砷化鎵、砷化銦、銻化銦、硫化鎘、碲化鎘、硒化鉛、碲化鉛、鋁鎵砷、銦磷砷等。

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。絕大多數(shù)半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式是電注入，即給 Pn 結(jié)加正向電壓，以使在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射，也就是說是個(gè)正向偏置的二極管。因此半導(dǎo)體激光器又稱為半導(dǎo)體激光二極管。對(duì)半導(dǎo)體來說，由于電子是在各能帶之間進(jìn)行躍遷，而不是在分立的能級(jí)之間躍遷，所以躍遷能量不是個(gè)確定值，這使得半導(dǎo)體激光器的輸出波長展布在一個(gè)很寬的范圍上。它們所發(fā)出的波長在0.3～34μm之間。其波長范圍決定于所用材料的能帶間隙，見的是AlGaAs雙異質(zhì)結(jié)激光器，其輸出波長為750～890nm。

半導(dǎo)體激光器制作技術(shù)經(jīng)歷了由擴(kuò)散法到液相外延法(LPE)，氣相外延法(VPE)，分子束外延法(MBE)，MOCVD 方法(金屬有機(jī)化合物汽相淀積)，化學(xué)束外延(CBE)以及它們的各種結(jié)合型等多種工藝。

半導(dǎo)體激光器的缺點(diǎn)是：激光性能受溫度影響大，光束的發(fā)散角較大(一般在幾度到20度之間)，所以在方向性、單色性和相干性等方面較差。但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體激光器的研究正向縱深方向推進(jìn) ，半導(dǎo)體激光器的性能在不斷地提高。以半導(dǎo)體激光器為核心的半導(dǎo)體光電子技術(shù)在 21 世紀(jì)的信息社會(huì)中將取得更大的進(jìn)展，發(fā)揮更大的作用。

1、在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用

1）光纖通信。半導(dǎo)體激光器是光纖通信系統(tǒng)的實(shí)用化光源，光纖通信已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。

2) 光盤存取。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于光盤存儲(chǔ)器，其是存儲(chǔ)的聲音、文字和圖象信息量很大。采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高光盤的存儲(chǔ)密。

3) 光譜分析。遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于環(huán)境氣體分析，監(jiān)測大氣污染、汽車尾氣等。在工業(yè)上可用來監(jiān)測氣相淀積的工藝過程。

4) 光信息處理。半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于光信息理系統(tǒng)。表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器二維陣列是光并行處理系統(tǒng)的理想光源，將用于計(jì)算機(jī)和光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

5) 激光微細(xì)工。借助于Q開關(guān)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的高能量超短光沖，可對(duì)集成電路進(jìn)行切割、打孔等。

6) 激光報(bào)警器。半導(dǎo)體激光報(bào)警器用途甚廣，包括防盜報(bào)警、水位報(bào)警、車距報(bào)警等。

7) 激光打印機(jī)。高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于激光打印機(jī)。采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高打印速度和分辨率。

8) 激光條碼掃描器。半導(dǎo)體激光條碼掃描器已經(jīng)廣泛用于商品的銷售，以及圖書和檔案的管理。

9) 泵浦固體激光器。這是高功率半導(dǎo)體激光器的一個(gè)重要應(yīng)用，采用它來取代原來的氛燈，可以構(gòu)成全固態(tài)激光系統(tǒng)。

10) 高清晰度激光電視。不久的將來，沒有陰極射線管的半導(dǎo)體激光電視機(jī)可以投放市場，它利用紅、藍(lán)、綠三色激光，估計(jì)其耗電量比現(xiàn)有的電視機(jī)低20%。

2、在醫(yī)療和生命科學(xué)研究方面的應(yīng)用

1)激光手術(shù)治療。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于軟組織切除，組織接合、凝固和汽化。普通外科、整形外科、皮膚科、泌尿科、婦產(chǎn)科等，均廣泛地采用了這項(xiàng)技術(shù)。

2)激光動(dòng)力學(xué)治療。將對(duì)腫瘤有親合性的光敏物質(zhì)有選擇地聚集于癌組織內(nèi)，通過半導(dǎo)體激光照射，使癌組織產(chǎn)生活性氧，旨在使其壞死而對(duì)健康組織毫無損害。

3)生命科學(xué)研究。使用半導(dǎo)體激光的“光鑷”，可以撲捉活細(xì)胞或染色體并移至任意位置，已經(jīng)用于促進(jìn)細(xì)胞合成，細(xì)胞相互作用等研究，還可以作為法醫(yī)取證的診斷技術(shù)。

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