激光测距、医疗军事等领域得到广泛的应用。在光信息处理、光计算等新领 域也将发挥重要的作用。
二、半导体激光器的工作原理
1.受激吸收：在电流或光作用下，价带中的电子获得能量跃迁的导
带中，在价带中留下一个空穴，称为受激吸收。这就必须要有足够强 的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的 增益就越大，即要求必须满足一定的电流阈值条件。
E2 E1
hv
E2 hv E1
hv hv
(b) 自发辐射：非相干光
(c) 受激辐射：相干光
3.激光的产生：
当在半导体中实现粒子数反转，使得受激辐射大于受激吸收，使得光增益大于光损耗，就 可产生激光。
半导体中激光产生的条件： • 粒子数反转：产生大量的受激辐射 • 光学谐振腔：实现光放大 • 达到阈值电流密度：使得增益大于损耗
2.半导体激光器（LD）：又名激光二极管（Laser Diode），是以半导体材料
作为工作物质的激光器，是实际应用中最重要的一类激光器。
3.特点：超小型、高效率、寿命长、结构简单、价格便宜；采用注入电流的方
式泵浦；工作电压电流与集成电路兼容，可与之单片集成。
4.应用：在光纤通信、激光唱片、光存储、全的电子不稳定，向价带跃迁与空穴
复合而放出光子——光辐射。如果跃迁是自发的，则光子具有随机的 方向、相位及偏振态，称为自发辐射；如果受到入射光子的激励，辐 射的光子与入射光子有相同的方向、相位及偏振态，称为受激辐射。
光作用下的跃迁和辐射
E2 - E1 = hv hv
E2 E1 (a) 受激跃迁
三、半导体激光器的一般构成
光反馈装置 输出光 有源区 频率选择元件 光波导
LD的通用结构 构成部分： 1.有源区 有源区是实现粒子数反转分布、有光增益的区域。 2.光反馈装置 在光学谐振腔内提供必要的正反馈以促进激光振荡。 3.频率选择元件 用来选择由光反馈装置决定的所有纵模中的一个模式。 4.光波导 用于对所产生的光波在器件内部进行引导。
B 输出的波长为：
2 B
2ne Le
(m 1 / 2) m是纵模的阶数
谢谢
天津大学电子信息工程学院 School of Electronic Information Engineering
半导体激光器
朱守奎 ，马小品 2014年11月7日
一、简单介绍
1. 激光：英文LASER是Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation (受激辐射放大光)的缩写。
LD的结构：
四、几种典型的LD
• 1.同质结半导体激光器
同质结LD
2.单异质结LD
p-GaAs层内的电子浓度增大， 辐射复合的几率也增加，光 波导效应显著，阈值电流较 同质结低。
3.双异质结LD
四.分布反馈式LD
分布反馈式 (DFB) 激光器 内置布拉格光栅FBG： 只有符合反射条件的 光会得到强烈反射经 历放大过程