半導(dǎo)體激光器具有怎樣的技術(shù)特性？

半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)的一類激光器件。激光被廣泛應(yīng)用是因?yàn)樗哂袉紊院?、方向性?qiáng)、亮度高等特性。激光技術(shù)的原理是：當(dāng)光或電流的能量撞擊某些晶體或原子等易受激發(fā)的物質(zhì)，使其原子的電子達(dá)到受激發(fā)的高能量狀態(tài)，當(dāng)這些電子要回復(fù)到平靜的低能量狀態(tài)時(shí)，原子就會射出光子，以放出多余的能量;而接著，這些被放出的光子又會撞擊其它原子，激發(fā)更多的原子產(chǎn)生光子，引發(fā)一連串的“連鎖反應(yīng)”，并且都朝同一個(gè)方前進(jìn)，形成強(qiáng)烈而且集中朝向某個(gè)方向的光。

半導(dǎo)體激光器不僅具有體積小 、質(zhì)量輕 、轉(zhuǎn)換效率高、省電、能直接調(diào)制等優(yōu)點(diǎn) ，而且半導(dǎo)體激光器的制造工藝與半導(dǎo)體電子器件和集成 電路的生產(chǎn)工藝兼容 ，便于與其他器件實(shí)現(xiàn)單片光電子集成 ，因此已經(jīng)在科研 、工業(yè) 、軍事 、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了 日益廣泛的應(yīng)用。

半導(dǎo)體激光器的常用工作物質(zhì)主要有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。根據(jù)不同的工作物質(zhì)主要有三種激勵(lì)方式：電注入，pump式和高能電子束激勵(lì)。

(1)電注入是半導(dǎo)體激光器，一般由GaAS、CdS、InP、ZnS等工作物質(zhì)作為主要材料，制成半導(dǎo)體面結(jié)型二極管，在受到電注入時(shí)，沿著正向偏壓注入的電流，對工作物質(zhì)進(jìn)行激勵(lì)，從而在節(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射。

(2)Punp式激光器，一般由晶體中摻入受主雜的的以空穴為載流子的鍺單晶(P型半導(dǎo)體單晶)或以電子為載流子的鍺單晶(N型半導(dǎo)體單晶)作為工作物質(zhì)，并通過其他激光器發(fā)出的激光作pump激勵(lì)，從而實(shí)現(xiàn)種群反演。

(3)高能電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器，一般在工作物質(zhì)的選擇上與pump式激光器相似，也是選用半導(dǎo)體鍺單晶，但值得注意的問題是，在P型半導(dǎo)體單晶的選擇上高能電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器主要以PbS。CbS和ZnO為主。

半導(dǎo)體激光器的特性

高效率：半導(dǎo)體激光器的電-光轉(zhuǎn)換效率通常高達(dá)30%～60%，遠(yuǎn)高于其他激光器類型的效率，節(jié)省了能源和功率。這也使得半導(dǎo)體激光器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療和通信等領(lǐng)域。

小型化：相較于其他激光器類型，半導(dǎo)體激光器的尺寸小、體積輕、易于集成和組裝，成為了微型化電子器件的重要組成部分。此外，由于半導(dǎo)體激光器能夠自行調(diào)制輸出波形，因此也成為了高速數(shù)字通信和光纖通信的基礎(chǔ)。

低成本：由于半導(dǎo)體激光器制造工藝相對簡單，且無需對激光器本身進(jìn)行冷卻，因此制造成本和使用成本相較于其他激光器類型更低。這使得半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍更為廣泛和實(shí)用。

長壽命：半導(dǎo)體激光器其基底選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的技術(shù)不斷更新，制造出的器件具有更長的激光器生命周期。這也為半導(dǎo)體激光器在醫(yī)療、工業(yè)、安全等應(yīng)用領(lǐng)域提供了更長久和穩(wěn)定的性能。

與傳統(tǒng)激光器類型相比，半導(dǎo)體激光器具有更高的功率密度、更小的體積和更高的效率。半導(dǎo)體激光器與其他激光器類型相比還具有更高的調(diào)制速度和更短的上下切換時(shí)間。因此，在高速數(shù)據(jù)加工、文本掃描、激光制造等領(lǐng)域，半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯。

由于這些特點(diǎn)，半導(dǎo)體激光器自問世以來得到了世界各國的廣泛關(guān)注與研究。成為世界上發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛、最早走出實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)商用化且產(chǎn)值最大的一類激光器。經(jīng)過40多年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器已經(jīng)從最初的低溫77K、脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)展到室溫連續(xù)工作、工作波長從最開始的紅外、紅光擴(kuò)展到藍(lán)紫光;閾值電流由10^5 A/cm2量級降至10^2 A/cm2量級;工作電流最小到亞mA量級;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。