半導體激光器應用

半導體激光器是指以半導體材料為工作物質的激光器，又稱半導體激光二極管（LD），是20世紀60年代發(fā)展起來的一種激光器。半導體激光器的工作物質有幾十種，例如砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）等，激勵方式主要有電注入式、光泵式和高能電子束激勵式三種。半導體激光器從最初的低溫（77K）下運轉發(fā)展到室溫下連續(xù)工作；從同質結發(fā)展成單異質結、雙異質結、量子阱（單、多量子阱）等多種形式。半導體激光器因其波長的擴展、高功率激光陣列的出現(xiàn)以及可兼容的光纖導光和激光能量參數(shù)微機控制的出現(xiàn)而迅速發(fā)展。半導體激光器的體積小、重量輕、成本低、波長可選擇，其應用遍布臨床、加工制造、軍事，其中尤以大功率半導體激光器方面取得的進展最為突出。

半導體激光器的應用

半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，由于它的波長范圍寬，制作簡單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小、重量輕、壽命長，因此，品種發(fā)展快，應用范圍廣，目前已超過300種。半導體激光器的最主要應用領域是Gb局域網(wǎng)，850hm波長的半導體激光器適用于》1Gh／s局域網(wǎng)，1300hm一1550nto波長的半導體激光器適用于10Gb局域網(wǎng)系統(tǒng)”1。半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，已成為當今光電子科學的核心技術。半導體激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應用，形成了廣闊的市場。

1978年，半導體激光器開始應用于光纖通信系統(tǒng)，半導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)。由于半導體激光器有著超小型、高效率和高速工作的優(yōu)異特點，所以這類器件的發(fā)展，一開始就和光通信技術緊密結合在一起，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、光計算機外部設備的光

耦合等方面有重要用途。半導體激光器的問世極大地推動了信息光電子技術的發(fā)展，到如今，它是當前光通信領域中發(fā)展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源。半導體激光器再加上低損耗光纖，對光纖通信產(chǎn)生了重大影響，并加速了它的發(fā)展。因此可以說，沒有半導體激光器的出現(xiàn)，就沒有當今的光通信。GaAs／GaAIAs雙異質結激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無不都采用分布反饋式半導體激光器（DFB—LD）。半導體激光器也廣泛地應用于光盤技術中，光盤技術是集計算技術、激光技術和數(shù)字通信技術于一體的綜合性技術。是大容量、高密度、快速有效和低成本的信息存儲手段，它需要半導體激光器產(chǎn)生的光束將信息寫入和讀出。

下面我們具體來看看幾種常用的半導體激光器的應用：

量子阱半導體大功率激光器在精密機械零件的激光加工方面有重要應用，同時也成為固體激光器最理想的、高效率泵浦光源。由于它的高效率、高可靠性和小型化的優(yōu)點，導致了固體激光器的不斷更新-在印刷業(yè)和醫(yī)學領域，高功率半導體激光器也有應用。另外，如長波長激光器（1976年，人們用GaInAsP／lnP實現(xiàn)了長波長激光器）用于光通信，短波長激光器用于光盤讀出。

自從NaKamura實現(xiàn)了GatnN／QaN藍光激光器，可見光半導體激光器在光盤系統(tǒng)中得到了廣泛應用，如cD播放器，DVD系統(tǒng)和高密度光存儲器?？梢姽饷姘l(fā)射激光器在光盤、打印機、顯示器中都有著很重要的應用，特別是紅光、綠光和藍光面發(fā)射激光器的應用更廣泛。藍綠光半導體激光器用于水下通信、激光打印、高密度信息讀寫、深水探測及應用于大屏幕彩色顯示和高清晰度彩色電視機中。總之，可見光半導體激光器在用作彩色顯示器光源、光存貯的讀出和寫入，激光打印、激光印刷、高密度光盤存儲系統(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。量子級聯(lián)激光的新型激光器應用于環(huán)境檢測和醫(yī)檢領域。

另外，由于半導體激光器可以通過改變磁場或調節(jié)電流實現(xiàn)波長調諧，且已經(jīng)可以獲得線寬很窄的激光輸出，因此利用半導體激光器可以進行高分辨光譜研究?？烧{諧激光器是深入研究物質結構而迅速發(fā)展的激光光譜學的重要工具。大功率中紅外（3—5郵，）LD在紅外對抗、紅外照明、激光雷達、大氣窗121、自由空聞通信、大氣監(jiān) 視和化學光譜學等方面有廣泛的應用。

綠光到紫外光的垂直腔面發(fā)射器在光電子學中得到了廣泛的應用，如超高密度、光存儲。近場光學方案被認為是實現(xiàn)高密度光存儲的重要手段。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、光裝飾、紫外光刻、激光加工和醫(yī)療等方面。

如前所述，半導體激光器自20世紀80年代初以來，由于取得了DFB動態(tài)單縱模激光器的研制成功和實用化，最子阱和應變層量子阱激光器的出現(xiàn)，大功率激光器及其列陣的進展，可見光激光器的研制成功，面發(fā)射激光器的實現(xiàn)、單極性注入半導體激光器的研制等等一系列的重大突破，半導體激光器的應用越來越廣泛，半導體激光器已成為激光產(chǎn)業(yè)的主要組成部分，目前已成為各國發(fā)展信息、通信、家電產(chǎn)業(yè)及軍事裝備不可缺少的重要基礎。