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激光二極管的發光原理
作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2019.12.09
信息摘要:
二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中,電流只能從二極管的正極流入,負極流出。下面通激光二極管的發光原理:激光二極管中的P-N結由兩個…
二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中,電流只能從二極管的正極流入,負極流出。下面通
激光二極管的發光原理:激光二極管中的P-N結由兩個摻雜的砷化鎵層形成。它有兩個平端結構,平行于一端鏡像(高度反射面)和一個部分反射。要發射的光的波長與連接處的長度正好相關。當P-N結由外部電壓源正向偏置時,電子通過結而移動,并像普通二極管那樣重新組合。當電子與空穴復合時,光子被釋放。這些光子撞擊原子,導致更多的光子被釋放。隨著正向偏置電流的增加,更多的電子進入耗盡區并導致更多的光子被發射。最終,在耗盡區內隨機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的另一端反射回來。光子從一端到另一端的這種運動連續多次。在光子運動過程中,由于雪崩效應,更多的原子會釋放更多的光子。這種反射和產生越來越多的光子的過程產生非常強烈的激光束。在上面解釋的發射過程中產生的每個光子與在能級,相位關系和頻率上的其他光子相同。因此,發射過程給出單一波長的激光束。為了產生一束激光,必須使激光二極管的電流超過一定的閾值電平。低于閾值水平的電流迫使二極管表現為LED,發出非相干光。
特色
當激光二極管注入電流在臨界電流密度以下時,發光機制主要是自發放射,光譜分散較廣,頻寬大約
藍光激光二極管
藍光激光二極管
在100到500埃(埃=10-1奈米,原子直徑的數量級就是幾個?!抵g。但當電流密度超過臨界值時,就開始產生振蕩,最后只剩下少數幾個模態,而頻寬也減小到30埃以下。而且,激光二極管的消耗功率極小,以雙異質結構激光為例,最大的額定電壓通常低于2伏特,輸入電流則在15到100毫安之間,消耗功率往往不到一瓦特,而輸出功率達數十毫瓦特以上。
激光二極管的特色之一,是能直接從電流調制其輸出光的強弱。因為輸出光功率與輸入電流之間多為線性關系,所以激光二極管可以采用模擬或數字電流直接調制輸出光的強弱,省掉昂貴的調制器,使二極管的應用更加經濟實惠。

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