半導體激光器技術的發(fā)展分析

 

　　半導體激光器又稱激光二極管，是用半導體材料作為工作物質(zhì)的激光器。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，不同種類產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。常用工作物質(zhì)有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。半導體激光器件，可分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)等幾種。同質(zhì)結(jié)激光器和單異質(zhì)結(jié)激光器在室溫時多為脈沖器件，而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時可實現(xiàn)連續(xù)工作。

 

　　半導體激光器技術的發(fā)展情況：

 

　　自1962年發(fā)明了半導體激光器以來，半導體激光器發(fā)生了巨大的變化，推動了其他科學技術的發(fā)展。

 

　　近年來用于信息技術領域的小功率半導體激光器發(fā)展快。如用于光纖通信的DFB和動態(tài)單模的激光二極管以及在光盤處理中大量應用的可見光波長的激光二極管，甚至是超短脈沖的激光二極管都得到了大幅度的革新性進步。

 

　　小功率激光二極管其自身還擁有這高集成、高速率以及可調(diào)諧的發(fā)展特征。大型高功率半導體激光器的發(fā)展速度也不斷加快。

 

　　在上世紀八十年代，獨立的激光二極管的輸出功率已經(jīng)在100mW以上，并達到了39％的轉(zhuǎn)化效率。等到了90年代，美國人又一次將指標提高一個新的水平，達到了45％的轉(zhuǎn)化效率，就輸出功率來看，也從W到了KW級的轉(zhuǎn)變。

 

　　現(xiàn)如今各國在研制項目的支持下，半導體激光器的芯片結(jié)構(gòu)、外延生長和器件封裝等激光器技術均有了長足發(fā)展，單元器件的性能也實現(xiàn)了重大突破：電光轉(zhuǎn)換效率達70％以上，很低的光束發(fā)散角，單巴條連續(xù)輸出功率超過千瓦，采用碳納米（CN）熱沉使激光器的冷卻效率比傳統(tǒng)的半導體巴條安裝技術可提高30％。100μm條寬單管輸出功率達到24．6W，大功率連續(xù)工作壽命長達數(shù)萬小時。

 

　　大功率的半導體激光器也迅速發(fā)展為全固化激光器，從而使得LDP固體激光器獲得了全新的發(fā)展機遇和前景。

 

　　半導體激光器市場規(guī)模：

 

　　半導體激光器具有體積小、重量輕、壽命長、運轉(zhuǎn)可靠性高、能耗低、電光轉(zhuǎn)換效率高、易于大規(guī)模生產(chǎn)以及價格較低廉等優(yōu)點，在CD激光唱片機、光纖通信、光存儲器、激光打印機等獲得普遍的應用，范圍覆蓋了整個光電子學領域。

 

　　隨著技術的不斷發(fā)展和突破，半導體激光器正向發(fā)射波長更短、發(fā)射功率更大、超小型、長壽命的方向發(fā)展，以滿足各種情況的需求，產(chǎn)品種類日益豐富。在激光加工、3D打印、激光雷達、激光測距等方面也得到了大量應用。另外，通過耦合進光纖進行傳輸，大功率直接半導體激光器在切割和焊接領域得到了普遍的應用。