以半导体激光器为例说明产生激光的原理和条件

lisa12012022-10-04 11:39:542条回答

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栖凰馆主 共回答了15个问题 | 采纳率93.3%
听我娓娓道来.
首先,激光的英文叫Laser light amplification by stimulated emission of radiation.就是通过受激发射实现光放大.
光通过谐振腔的选模作用和增益介质的放大作用,经过震荡和放大,实现拥有单色性、准直性、相干性非常好的光束,这个就是激光.
激光器有很多种类型,但他的必要组成部分无外乎:谐振腔、增益介质、泵浦源.
形成激光的一个重要条件是,粒子数反转,就是导带的粒子数密度大于价带(半导体)或高能级的粒子数密度大于低能级(气体或固体),激光的现象就是在这样一种偏离了平衡态的稳态.
半导体激光器比起固体激光器和气体激光器,结构上还是有很大区别的.半导体激光器一般是三层或多层异质结结构,这样由于折射率的的内大外小自然构成了光约束,又由于异质结结构形成的量子井结构(最早的半导体激光器不是量子井结构的,随着MBE的半导体加工技术的应用,单井和多井结构得以实现),对载流子形成了约束,使受激发射大都发生在增益介质的带边,这样就大大提高了激光器的效率.半导体激光器是电泵浦的,不同于气体激光器或固体激光器的光泵浦.
半导体激光器的工作过程是这样的,由于外加电场的作用,载流子开始移动,由于量子井的存在,载流子开始在量子井中堆积,然后一部分导带的电子会自发跃迁回价带放出一个能量等于带隙宽度(band gap)的光子,这个过程叫自发发射,一部分自发发射的光子会被吸收,再放出两个光子,这个过程叫受激发射,这样自发发射的光子成为了最初的泵浦光,然后不断的发生受激发射,受激发射的光子会在增益介质中不断震荡,不断的使更多的光子受激发射出来,当外加电场强度达到粒子数反转所需强度之后一段时间,便会有稳定的激光输出了.
————————
这个过程当中有很多很多细节问题,不明白可以问我.
1年前
sit_1 共回答了48个问题 | 采纳率
激光是由于在半导体内有围绕着原子核转动的电子,电子是分能量级在电子核外运动的,就像卫星绕地球运动一样,离地球越远的电子所具有的势能也越大,但却无法跳出原子核的束缚,所以只有当有外界能源介入并吸收能量时,电子才可以逃离原子核的束缚,从而形成激光。而这个能力的吸收往往是通过电能或者光能等来实现的。...
1年前

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半导体激光器的发射频率有什么意义?GaInNAs/GaAs,发射频率已做到1.52μm,这有什么意义啊?
冬季爱如雪1年前1
mr95900 共回答了26个问题 | 采纳率84.6%
首先你说的1.52μm是发射波长,不是频率.不同波长的激光器可以用在不同的系统中,主要是指光纤通信系统.GaInNAs/GaAs激光器做到1.52μm波长的意义是,在这个波长的半导体激光器一般都采用InP衬底,而采用GaAs衬底则可以降低器件的成本,而且可以利用GaAs系材料优势实现大规模的光电子集成.
半导体激光器能不能感应水温?就是感应水的温度的度数?急求
imilan20051年前3
msxxs888 共回答了19个问题 | 采纳率89.5%
从激光
哪里

度数
街上到处都有卖的激光笔算得上是激光器吗?他是半导体激光器吗?
zhuoqi1年前1
石_5 共回答了17个问题 | 采纳率82.4%
从原理上讲,是属于半导体激光器的.
英语翻译"本文简要介绍了制作半导体激光器的重要环节"
kahp1年前5
香肩上的蝴蝶 共回答了19个问题 | 采纳率84.2%
This artical brifly introduce the significant tache of making semiconductor laser device.
怎么用钢尺测激光波长测量仪器的选择:小型半导体激光器一支,普通钢尺一把,卷尺一把,纸若干,垫高五物等.最好有实验原理,
蓝月弯弯11年前1
葵小理 共回答了19个问题 | 采纳率94.7%
.钢尺测量波长?因为实际误差比较大,所以测量的可能性近乎为0.
(1)以1.3µm波长工作的半导体激光器,能耦合进单模光纤的平均功率为0.5mW.'
(1)以1.3µm波长工作的半导体激光器,能耦合进单模光纤的平均功率为0.5mW.'
(1)以1.3µm波长工作的半导体激光器,能耦合进单模光纤的平均功率为0.5mW.
(2) 25段光纤,每段长度均为2Km,衰减为0.5dB/Km.
(3)每段光纤之间用连接器连接,每个连接器的插入损耗为0.5dB.
(4)一台PIN光电管接收机,灵敏度为-40dBm;一台APD光电管接收机,灵敏度为-59dBm.
现在要利用这些元件设计一条50Km长100Mbit/s的光波系统.如果需要的系统富裕度为6dB,则应选择哪一种接收机?请给出选择的理由.
知道的说下啊~
sprite_baby1年前1
大兵721 共回答了21个问题 | 采纳率85.7%
呵呵,都给了这么详细的数据了还不好算?
0.5mW即 -3dBm.
光纤衰减 25dB, 连接器应该用26个,衰减 13dB;
再加6dB系统裕量, 要求总衰减 44dB.
-40dBm的灵敏度显然不够了,只能选 -59dBm的APD了,其实有 -47dBm就够了.
英语翻译四、半导体激光器的飞速发展自1970年后,半导体激光器得到了突飞猛进的发展.其发展速度之快,应用范围之广,发展潜
英语翻译
四、半导体激光器的飞速发展
自1970年后,半导体激光器得到了突飞猛进的发展.其发展速度之快,应用范围之广,发展潜力之大是目前任何其它激光器所无法比拟的.其所以如此,有两个重要的原因.
1.半导体激光器有许多突出的优点
(1)半导体激光器是宣接的电子一光子转换器,因而它的转换效率很高.理论上,半导体激光器的内量子效率可接近100%,实际上由于存在某些非辐射复合损失,其内量子效率要低许多,但仍可以达到70%以上.
(2)半导体激光器所覆盖的波段范围最广.可以通过选用不同的半导体激光器有源材料或改变多元化合物半导体各组元的组分,而得到范围很广的激射波长以满足不同的需要.
(3)半导体激光器的使用寿命最长.目前用于光纤通信的半导体激光器,其工作寿命可达数十万乃至百万小时.
(4)具有直接调制的能力是半导体激光器有别于其它激光器的一个重要特点.
(5)半导体激光器的体积小、重量轻、价格便宜,这也是其它激光器无法比拟的.
2.实际应用与半导体激光器的发展相互促进
早在l967年单异质结激光器出现以前.当时的英籍华裔学者高琨博士于1965年首先提出了用光导纤维来传输信息的理论与初步实验.但当时光纤的损耗为1000dB/km,相当时的同质结半导体激光器只能在液氯温度工作的处境一样,如此大损耗的光纤也是毫无实用价值的,但人们注意到了用光纤代替同袖电线的明显优越性顺尔实验室更是认识到半导体激光器在光纤通信中的重要作用,从而开始了半导体激光器与光纤技术并驾齐驱发展的年代.在半导体激光器实现室温下连续工作的1970年,光纤的损耗也大幅度下降到2dB/km.其后,发展了各种各样的条形半导体激光器,使其阀值电流或所需的工作电流不断降低,从而工作的稳定性和器件的寿命不断提高.与此同时,光纤的损耗也不断下降,致使1978年在美国亚持兰大实现世界上第一条商用光纤通信线路.这种发展速度在通信史上也是空前的.
筱窕1年前1
山野ff 共回答了20个问题 | 采纳率80%
Fourth,the rapid development of laser diode
Since 1970,the semiconductor laser has been rapid development.Speed of its development,the application scope of the development potential is large by any other laser can not be compared.So its case,there are two important reasons.
1.Semiconductor lasers have the advantage of many prominent
(1) semiconductor laser is declared to a photon of electronic converters and thus its high conversion efficiency.Theoretically,the laser diode within the accessible 100% quantum efficiency,in fact because of the existence of certain non-radiation losses,the quantum efficiency is much lower,but still can reach more than 70 percent.
(2) laser diode-band covered by the widest range.Can choose different semiconductor laser multi-active material or change the element compound semiconductor components,and received a wide range of lasing wavelength to meet different needs.
(3) the longest life of the semiconductor laser.Currently used for optical fiber communication semiconductor laser,its working life up to hundreds of thousands or even 1 million hours.
(4) the ability to have a direct modulation is different from other laser diode laser an important characteristic.
(5) laser diode small size,light weight,cheap,which is second to none other lasers.
2.And the practical application of the laser diode to promote mutual development
As early as l967,the single heterojunction lasers there before.At that time,the British Chinese scholars Dr.Gao Kun in 1965 first proposed the use of optical fibre to transmit information theory and the initial experiment.But then the loss optical fiber for 1000 dB / km,at the very end of the same semiconductor laser can only work in the temperature of liquid chlorine in the same situation,so much loss of fiber is also no practical value,but it was noted that by using optical fiber With sleeves instead of the obvious advantages of cable-Seoul laboratory is aware of semiconductor lasers in optical fiber communications to the important role and begin a semiconductor laser and optical fiber technology in the development of parallel.At room temperature semiconductor lasers to achieve continuous work in 1970,the optical loss also significantly dropped to 2 dB / km.Subsequently,the development of a wide range of semiconductor laser bar,or its current threshold necessary for the current continue to lower,thus the work of the Stability and constantly improve the life of the device.At the same time,the loss optical fiber has been dropped,resulting in the USA and Asia in 1978 with Atlanta one of the world's first commercial optical fiber communication lines.This pace of development is unprecedented in the history of communications.
英语翻译最早进入实用的半导体激光器,其激射波长为0.83到0.85um.这对应于光纤损耗谱的第一个窗口,多模光纤的损耗达
英语翻译
最早进入实用的半导体激光器,其激射波长为0.83到0.85um.这对应于光纤损耗谱的第一个窗口,多模光纤的损耗达2dB/km.围绕着提高光纤通信系统的容量,在70年代木期.在1.3um波长处得到了损耗更小(0.4dB/km3、色散系数接近于零的单模光纤.不久又开发出损耗进一步减少的1.55um单模光纤
窗口.早在60年代后期开始研究的长波长(1.3ym)InGaAsP/InP激光器也随着单模光纤的开发而进入实用系统.激射波长为1.55uPm的半导体激光器也很快达到实用化.为进一步为实现激光器低阀值、良好的动态单纵模、高的特征温度和长期工作的稳定性,而相继出现很多结构不同、性能优良的半导体激光器,如隐埋条形异质结(BH)激光器、分布反馈(DFH)激光器、分布布喇格反射(DBR)激光器、解理耦合腔激光器、量子阱激光器等.
发展可见光半导体激光器的动力来自光盘、光复印和光倍息处理技术的发展.早在1974荷兰菲利浦研究实验宝开始激光数字音频唱片(DAD)的研究.冈为在唱片上所存储数据位的数目反比于将激光束聚焦后的光斑直径,而该直径又正比于激光的波长.因此,为提高DAD的信息存取密度,需使用波长尽可能短的激光源.最早使用的是He—Ne激光器,但因其体积大棚寿命有限,故1982年上市的CD(CompactDisk)唱机上就采用波长为780nm的半导体激光器.近几年来.波长更短例如30nm的半导体激光器已成商品.体积小、价格低和寿命长的半导体激光器在光信息存储与处理上得到了最大的市场.shan体激光器的研究促进了大功率半导体激光器(包括列阵激光器)的发展.针对掺铁固体有派介质,如Nd:YAG、Nd;YVO等在波长为808nm左右有效强的吸收峰,因此用体积小、激射波长为808nm的半导体激光器代替通常的泵浦固体激光材料,可得到体积小、粟浦效率高(可达70%)的固体微光器.
随着掺稀土元素光纤放大器的发展,用作泵浦源的高功率半导体激光器又获得了另一个重要的应用.例如,用波长为980nm或1480nm、功率为数十毫瓦的半导体激光器泵光纤,可以得到高的增益系数,从而使光信号得到30dB以上的增益.光纤放大器已在光纤通信中得到重要应用.
总之,由于各种应用的需要,半导体激光器正在向提高光束质量上发展,即减少光束发散角以提高空间相干性;提高高速调制下的所谓动态单纵模特性;压窄光谱线宽以提高光束的时间相干性;进一步提高温度稳定性(即获得高的持征温度),半导体激光器的应用范围正在不断拓宽.
五、能带工程使半导体激光器产生新的飞跃随着分子束外延(MBE)和金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术的发展与完善,可以生长出原子尺寸量级的超薄层,从而可以形成对注入载流子产生持殊性质的量子阱与超晶格.这就便半导体能带出现了与块状(常称为体材料)半导体完全不同的形状与结构,并且可以根据需要,通过改变超薄层的应变量使能带结构发生变化.这种所谓的“能带工程”或“能带裁剪工程”赋予半导体激光器以新的生命力,其器件性能出现大的飞跃.例如,量子阱半导体激光器的连续输出功率可达数十瓦;特征温度高达数百度;激光器的阀值电流小于1mA;调制掺杂多量子激光器的张弛振荡频率高达30GHz,为通常的双异质结半导体激光器的5倍;在高速调制下线宽也比通常的半导体激光器低一个数
量级等.由于量子阱(特别是应变量子阱)结构的出现,使可见光半导体激光器的寿命提高,激射波长进一步变短.已经证明,能带工程从根本上改变了半导体激光器的面貌.在不久的将来,它的连续输出功率可能达到数百瓦乃至于瓦量级,使它不仅是信息领域的技校者,而且将在材料加工等方而发挥出重要作用.
songhuan1年前2
Ux_Pisces 共回答了19个问题 | 采纳率94.7%
The first semiconductor lasers into practical,the lasing wavelength 0.83鍒?.85 um.This corresponds to the fiber loss spectrum of a window,multi-mode optical fiber loss of 2 dB / km.Centered on improving the capacity of optical fiber communication systems,in the 1970s-period.1.3 um wavelength in the loss was smaller (0.4 dB/km3,close to zero coefficient of dispersion single mode optical fiber.Soon after to develop further reduce the wear and tear 1.55um single-mode optical fiber
Window.Back in the late 1960s began to study the long-wavelength (1.3 ym) InGaAsP / InP laser also with single-mode optical fiber into the development of practical systems.1.55 uPm lasing wavelength of the laser diode was quick to practical use.To further to achieve the low threshold lasers,good dynamic single-frequency,high temperature and the characteristics of the work of the long-term stability,and have a lot of different structures,high-performance semiconductor lasers,such as the hidden bar buried heterojunction (BH ) Laser,distributed feedback (DFH) laser,sub-Bubu Bragg reflector (DBR) laser,cleavage coupled lasers and quantum well lasers,and so on.
Visible development of the momentum from semiconductor laser discs,optical-times the income copying and processing technology development.As early as 1974 the Netherlands,Philips Research experimental laser-start digital audio recording (DAD) Study.Okazaki in the record store data on the number of inverse laser beam focus will be on the spot diameter and the diameter is proportional to the wavelength of the laser.Therefore,in order to improve access to the information DAD density,to use the laser wavelength as short as possible sources.The first is the use of the He-Ne laser,but because of their size greenhouses limited life,the 1982 listing of the CD (CompactDisk) jukebox on a wavelength of 780 nm semiconductor laser.In recent years.A shorter wavelength such as the 30 nm semiconductor lasers have become commodities.Small size,low price and long life in the semiconductor laser optical information storage and processing has been the largest market.shan of laser research to promote a high-power laser diode (including the array of lasers) development.For there were iron-doped solid medium,such as Nd:YAG,Nd; YVO,such as the wavelength of 808 nm-effective around the peaks,with small size,lasing wavelength of 808 nm semiconductor laser instead of the usual-pumped solid-state laser materials,Can be small in size,Su Pu high efficiency (up to 70%) for dim light of the solid.
With REE-doped fiber amplifier,used as the source of pumping high-power laser diode was also another important application.For example,using wavelength of 980 nm or 1480 nm,for the tens of milliwatts of power semiconductor laser pump fiber,can get high-gain coefficient,so that optical signals are more than 30 dB gain.Fiber amplifier in the optical fiber communication has been critical applications.
In short,the need for a variety of applications,semiconductor laser beam is to improve the quality of development,reducing the beam divergence angle to enhance the coherence of space,increasing the high-speed modulation of the so-called dynamic single-model; pressure narrow spectral line width to improve beam The time coherence; further enhance the stability of temperature (that is,high temperature on the strength of the levy),the application of the laser diode is continuously expanding.
5,the band works so that semiconductor lasers generate a new leap forward with the molecular beam epitaxy (MBE) and metal organic compounds chemical vapor deposition (MOCVD) technology development and improvement,can grow to atomic size of the order of ultra-thin layer,which can Formation of the carrier into a holding it is the nature of quantum wells and superlattices.This is a band semiconductor and massive (often referred to as material) Semiconductor completely different shape and structure,and can,if necessary,by changing variables should be ultra-thin layer of the band structure change.The so-called "band project" or "band cutting project" to semiconductor laser with a new vitality,its device performance a big leap.For example,the quantum well semiconductor laser output power for up to tens of watts; temperatures as high as several characteristics of Baidu; laser threshold current of less than 1 mA; multiple quantum modulation doped laser relaxation oscillation frequency of up to 30 GHz,as usual Double-heterojunction semiconductor laser five times in the high-speed modulation than the width of the semiconductor laser is usually a low number
Order of magnitude,and so on.As quantum well (especially strained quantum well) structure emerges,the visible light laser diode increase the life span,the lasing wavelength further shortened.Have proven that the band works to fundamentally change the face of the semiconductor laser.In the near future,its continuous power output may reach several hundred watts and watts in order to enable it is not only a technical school in the field of information,but also in material processing,and to play an important role.
英语翻译介绍了用于激光雷达、激光光通信等方面的纳秒级半导体激光器驱动电路,利用晶体管的雪崩效应得到几纳秒的窄脉冲、并分析
英语翻译
介绍了用于激光雷达、激光光通信等方面的纳秒级半导体激光器驱动电路,利用晶体管的雪崩效应得到几纳秒的窄脉冲、并分析雪崩晶体管的工作原理及其在纳秒脉冲驱动电路上的应用
A nanosecond pulse driver which can be used in.
雪崩晶体管:avalanche transistor;雪崩效应:avalanche efect
纳秒级脉冲:nanosecond pulse;
自己翻译的读起来好像不通顺.
memehoi1年前1
lzyuanjj 共回答了21个问题 | 采纳率95.2%
It introduced a nanosecond pulse driving circuit on lidar,laser communication aspects,etc,which makes use the avalanche effect of transistor to get nanosecond pulse,it analyzes the working principle of avalanche transistor and its application on nanosecond pulse driving circuit.
这里的雪崩效应:avalanche efect 应为avalanche effect
如何验证半导体激光器的光是部分偏光而不是椭圆偏光?
amy_laure1年前1
yesterday 共回答了21个问题 | 采纳率90.5%
让光通过检偏器,旋转一周,出射光有两名两暗现象,在检偏器前插入四分之一波片,并使广轴方位于检偏器检得的暗方位垂直,再旋转检偏器一周,出现两明和两消光现象,说明是椭圆偏振光.
GaAlAs半导体激光器,工作波长为850 nm,耦合进光纤的功率为0 dBm;有10段500 m长的光缆,损耗为4 d
GaAlAs半导体激光器,工作波长为850 nm,耦合进光纤的功率为0 dBm;有10段500 m长的光缆,损耗为4 dB/km,两端均有连接器,每一个连接器的损耗为2 dB;一个PIN光电二极管接收机;一个APD光电二极管接收机.如果要构建一条速率为20 Mb/s的5 km长的光纤链路,如果PIN和APD的接收机灵敏度分别为-45 dBm和-56 dBm,则在需要6 dB的系统富余度时应该选择哪一种接收机?
紫金花祭1年前1
天堂鸟nono 共回答了16个问题 | 采纳率100%
光缆损耗为4*10*0.5=20dB,连接器损耗为11*2=22dB,合计链路损耗为20+22=42dB,加上系统富余度6dB,共计最大链路损耗应为48dB.
入纤功率为0dB,减除链路损耗48dB,接收灵敏度应至少为-48dB.
答案明确:-56dBm灵敏度的APD接收机.和速率无关.
如何验证半导体激光器的光是部分偏振光而不是椭圆偏振光
果丹皮果丹皮1年前1
lisc_1981 共回答了17个问题 | 采纳率94.1%
加个偏振片看看偏振方向会不会变化就知道了
半导体激光器温度为什么对波长有影响
wwok9161年前1
naivebaby 共回答了13个问题 | 采纳率92.3%
采用倍频晶体的分离晶体式的半导体激光器,温度变化会影响波长,因为温度变化会造成热胀冷缩,改变倍频晶体的微观结构,从而改变波长,如果是半导体激光二极管直接发光的,波长变化受温度影响较小,但无论是那种半导体激光器,发光功率受温度的影响都是较大的……
某半导体激光器发射频率为1014Hz的激光,激光器的功率为5.0×10-3W.普朗克常量h=6.63×10-34J•s,
某半导体激光器发射频率为1014Hz的激光,激光器的功率为5.0×10-3W.普朗克常量h=6.63×10-34J•s,该激光器每秒发出的光子数为______.(结果保留三位有效数字)
callmegianni1年前1
18syf 共回答了21个问题 | 采纳率100%
解题思路:求出每个光子的能量,每秒内发出的光子数与每个光子能量的乘积是激光器每秒做的功,每个光子的能量E=hγ.

每个光子的能量E=hγ,
设每秒(t=1s)激光器发出的光子数是n,
则Pt=nE,即:P=nhγ,
n=[P/hγ]=
5×10−3
6.63×10−34×1014=7.54×1016
故答案为:7.54×1016

点评:
本题考点: 光子.

考点点评: 本题是一道难度不大,但综合性、代表性很强的题目,要注意掌握.

光功率放大器能改变波长吗半导体激光器的中心波长为905nm,那经过放大器能产长1550nm波长的光吗.还是只能让激光器本
光功率放大器能改变波长吗
半导体激光器的中心波长为905nm,那经过放大器能产长1550nm波长的光吗.还是只能让激光器本身中心波长要为1550nm
tangtsli1年前1
炸芋 共回答了13个问题 | 采纳率92.3%
不能,功率放大对应的是光强增加,即光子个数增多,不会改变波长.波长取决于能级跃迁能量差,是定值.
我这里有一份半导体激光器的参数,请问参数BOL(beginning of
我这里有一份半导体激光器的参数,请问参数BOL(beginning of
BOL对应的电流具体是激光器的什么电流?EOL对应的电流又是什么电流咯?激光器能承受的最大脉冲电流是指的哪个电流?以下是一些参数
Parameters
Sym.
Min.
Typ.
Max.
Unit
Conditions
LD Operating Forward Voltage
Vf
-
-
2.5
V
Rated Power
LD Forward Current at EOL
IfEOL
-
-
1.2 x IfBOL
mA
End of Life
LD Forward Current
If
-
-
450
mA
LD Reverse Voltage
Vr
-
-
2
V
johnny6261年前1
ynwynw 共回答了20个问题 | 采纳率100%
对应的应该是LD允许的最大电流,超过这个电流会导致激光器损坏了,激光器的连续的还是脉冲的呢?
蓝光激光笔(小型半导体激光器)标注功率一般超过多少毫瓦可以被认定为功率虚标(也就是说有可能的话最大功率可以做到多大)?其
蓝光激光笔(小型半导体激光器)标注功率一般超过多少毫瓦可以被认定为功率虚标(也就是说有可能的话最大功率可以做到多大)?其他绿光和红光呢?
此外,假设我如果购买这3种功率达到最大的,大约手头上需要多少资金?
勉善成荣1年前2
lantianyuyan 共回答了12个问题 | 采纳率83.3%
蓝光最大2w而且上千,所以啥3w,5w,10w的都是假的;绿光因为转换原因,1w最大,而且要两三千,所以几十几百的都不正版;红光因为最简单,技术也最成熟,所以红光也是最便宜的,几百就可以买到1w的.可以追加,