1、簡(jiǎn)述

激光二極管是上世紀(jì)60年代發(fā)明的一種光源半導(dǎo)體激光器，又稱鐳射管(Laser Diode)。LASER是取"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(基于受激發(fā)射的光放大)"的首字母組成的縮寫(xiě)單詞，通常簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)D。由于可產(chǎn)生波長(zhǎng)及相位等性質(zhì)完全一樣的光，因此相干性高是其最大特點(diǎn)。早期因只能夠發(fā)出低光度的紅光，被惠普買下專利后當(dāng)作指示燈利用，呵呵。如下是當(dāng)前市面上最常見(jiàn)的激光二極管實(shí)物圖及內(nèi)部連接圖:

2、工作原理

可用下圖(2)來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明激光二極管的發(fā)光原理:激光二極管中的P-N結(jié)由兩個(gè)摻雜的砷化鎵層形成。它有兩個(gè)平端結(jié)構(gòu)，平行于一端鏡像(高度反射面)和一個(gè)部分反射。要發(fā)射的光的波長(zhǎng)與連接處的長(zhǎng)度正好相關(guān)。當(dāng)P-N結(jié)由外部電壓源正向偏置時(shí)，電子通過(guò)結(jié)而移動(dòng)，并像普通二極管那樣重新組合。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)，光子被釋放。這些光子撞擊原子，導(dǎo)致更多的光子被釋放。隨著正向偏置電流的增加，更多的電子進(jìn)入耗盡區(qū)并導(dǎo)致更多的光子被發(fā)射。最終，在耗盡區(qū)內(nèi)隨機(jī)漂移的一些光子垂直照射反射表面，從而沿著它們的原始路徑反射回去。反射的光子再次從結(jié)的另一端反射回來(lái)。光子從一端到另一端的這種運(yùn)動(dòng)連續(xù)多次。在光子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于雪崩效應(yīng)，更多的原子會(huì)釋放更多的光子。這種反射和產(chǎn)生越來(lái)越多的光子的過(guò)程產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的激光束。在上面解釋的發(fā)射過(guò)程中產(chǎn)生的每個(gè)光子與在能級(jí)，相位關(guān)系和頻率上的其他光子相同。因此，發(fā)射過(guò)程給出單一波長(zhǎng)的激光束。為了產(chǎn)生一束激光，必須使激光二極管的電流超過(guò)一定的閾值電平。低于閾值水平的電流迫使二極管表現(xiàn)為L(zhǎng)ED，發(fā)出非相干光。

更簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如下圖所示，利用注入電流產(chǎn)生的光在2片鏡片之間往返放大，直至激光振蕩。簡(jiǎn)單的說(shuō)，激光二極管也可以說(shuō)成是一個(gè)通過(guò)反射鏡將光放大的發(fā)光LED。

3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

下面我們就以當(dāng)前市面上最常見(jiàn)這種激光二極管實(shí)物為例，說(shuō)明一下激光二極管的大致構(gòu)造情況:

由上圖可見(jiàn)，激光二極管LASER內(nèi)包括四個(gè)部分:第一部分是激光發(fā)射部分(可用LD表示)，它的作用是發(fā)射激光;第二部分是光電二極管，是激光的接收反饋器(可用PD表示)，它的作用是接收、監(jiān)測(cè)LD發(fā)出的激光(當(dāng)然，若不需監(jiān)測(cè)LD的輸出，PD部分則可不用)，此外這兩個(gè)部分還要一個(gè)共用公共電極。因此二極管，通常激光二極管有三個(gè)電極;第三部分是玻璃蓋片做的鏡頭，其作用是防塵還有諧振腔的用途;第四部分是金屬外殼，主要固定、屏蔽外界干擾信號(hào)和散熱的作用。

4、分類

激光二極管本質(zhì)上是一個(gè)半導(dǎo)體二極管，按照P-N結(jié)材料是否相同，可以把激光二極管分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前市場(chǎng)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。作為元件材料，使用AlGaAs、InGaAlP、InGaN、ZnO等化合物半導(dǎo)體，由于LSI及Tr、Di等使用的Si躍遷概率(電流轉(zhuǎn)變?yōu)楣獾母怕?較差，因此不適用于激光二極管。

5、主要技術(shù)參數(shù)

①波長(zhǎng):即激光管工作波長(zhǎng)，可作光電開(kāi)關(guān)用的激光管波長(zhǎng)有635nm、650nm、670nm、

690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。下圖是常見(jiàn)波長(zhǎng)的鐳射光對(duì)應(yīng)的顏色:

②閾值電流Ith :即激光管開(kāi)始產(chǎn)生激光振蕩的電流，對(duì)一般小功率激光管而言，其值約在數(shù)十毫安，具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至10mA以下。

③工作電流Iop :即激光管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流，此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要。

④工作電壓Vop:是發(fā)出規(guī)定的光輸出時(shí)需要的正向電壓。