半导体激光镜片

半导体激光器又称为激光二极管,是采用半导体材料作为工作介质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。

 

根据激光介质和工作原理的不同,半导体激光器可以分为以下几类:

 

1.激光二极管

 

激光二极管的工作原理是,在PN结中注入电流,电子与空穴在结区域内复合,释放出激光光子。由于PN结的结区域非常小,因此可以产生非常密集的激光束。激光二极管的波长通常在800nm至980nm之间,适合于光纤通信等应用。

 

2.垂直腔面发射激光器(VCSEL)

 

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种在半导体芯片上制造的激光器。它的激光输出垂直于芯片表面,可以实现高效耦合到光纤或其他光学元件中,因此在光通信、光存储、光打印等领域有广泛应用。

 

3.边界发射激光器(EEL)

 

边界发射激光器(EEL)是一种在PN结的边界上发射激光的半导体激光器。它的结构类似于激光二极管,但是在PN结的一侧增加了一层反射镜,使激光在PN结边界上振荡,EEL的优点是输出功率高,波长可调,结构简单等。

 

4.量子阱激光器

 

量子阱激光器是一种利用量子阱结构的电子束纯效应产生激光的半导体激光器。量子阱激光器且有波长可调,输出功率高,照声低等优点,适用于光纤通信,医疗和光谱分析等领域。

 

5.垂直外延激光器

 

垂直外延激光器(VLEC)是一种采用外延生长技术制造的半导体激光器。VIEC的结构复杂,制造工艺难度较大,但是具有波长范围宽,输出功率高等优点,适用于高速光通信,光存储和光打印等领域。

 

VSCEL VS EEL

 

根据激光投影的方向,半导体激光器可以分为两类型:边发射激光器(EEL)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

 

EEL有两种主要类型:FP激光器和DFB激光器。在FP激光器中,激光二极管是激光器,其反射镜只是激光芯片末端的平面裂开表面。FP激光器主要用于低数据速率短距离传输;传输距离一般在20km以内,速率一般在1.25G以内。DFB激光二极管是在腔内具有光栅结构的激光器,其在整个腔中产生多次反射。它们主要用于高数据速率的长距离传输。

 

VCSEL与EEL相比,VCSEL激光垂直于顶面射出,与激光由边缘射出的边发射型激光器(EEL)有所不同。因此相较于边射型激光器,VCSEL激光器具有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤等优点,提供更好的激光束质量,更高的耦合效率和空腔反射率。此外,VCSEL能够以二维阵列进行,使单个芯片可以包含数百个单独的光源,以增加最大输出功率和提升长远的可靠性,EEL只能在简单的一维阵列中进行。

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半导体激光器又称为激光二极管,是采用半导体材料作为工作介质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。

根据激光介质和工作原理的不同,半导体激光器可以分为以下几类:

1.激光二极管

激光二极管的工作原理是,在PN结中注入电流,电子与空穴在结区域内复合,释放出激光光子。由于PN结的结区域非常小,因此可以产生非常密集的激光束。激光二极管的波长通常在800nm至980nm之间,适合于光纤通信等应用。

2.垂直腔面发射激光器(VCSEL)

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种在半导体芯片上制造的激光器。它的激光输出垂直于芯片表面,可以实现高效耦合到光纤或其他光学元件中,因此在光通信、光存储、光打印等领域有广泛应用。

3.边界发射激光器(EEL)

边界发射激光器(EEL)是一种在PN结的边界上发射激光的半导体激光器。它的结构类似于激光二极管,但是在PN结的一侧增加了一层反射镜,使激光在PN结边界上振荡,EEL的优点是输出功率高,波长可调,结构简单等。

4.量子阱激光器

量子阱激光器是一种利用量子阱结构的电子束纯效应产生激光的半导体激光器。量子阱激光器且有波长可调,输出功率高,照声低等优点,适用于光纤通信,医疗和光谱分析等领域。

5.垂直外延激光器

垂直外延激光器(VLEC)是一种采用外延生长技术制造的半导体激光器。VIEC的结构复杂,制造工艺难度较大,但是具有波长范围宽,输出功率高等优点,适用于高速光通信,光存储和光打印等领域。

VSCEL VS EEL

根据激光投影的方向,半导体激光器可以分为两类型:边发射激光器(EEL)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

EEL有两种主要类型:FP激光器和DFB激光器。在FP激光器中,激光二极管是激光器,其反射镜只是激光芯片末端的平面裂开表面。FP激光器主要用于低数据速率短距离传输;传输距离一般在20km以内,速率一般在1.25G以内。DFB激光二极管是在腔内具有光栅结构的激光器,其在整个腔中产生多次反射。它们主要用于高数据速率的长距离传输。

VCSEL与EEL相比,VCSEL激光垂直于顶面射出,与激光由边缘射出的边发射型激光器(EEL)有所不同。因此相较于边射型激光器,VCSEL激光器具有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤等优点,提供更好的激光束质量,更高的耦合效率和空腔反射率。此外,VCSEL能够以二维阵列进行,使单个芯片可以包含数百个单独的光源,以增加最大输出功率和提升长远的可靠性,EEL只能在简单的一维阵列中进行。

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