文档介绍：光电子激光二极管激光二极管,laserdiode,LD,激光二极管多用半导体材料构成~因此也称为半导体激光器。一(半导体激光器的优点,1,半导体激光器是直接的电子-光子转换器~因而它的转换效率很高。,2,半导体激光器所覆盖的波段范围最广。可以通过选用不同的半导体材料或改变半导体多元化合物各组元的组分~而得到范围很广的激射波长以满足不同的需要。,3,半导体激光器的使用寿命最长。目前光纤通信用的半导体激光器~其工作寿命可达数十万乃至百万小时。,4,具有直接调制能力是半导体激光器有别于其它激光器的一个重要特点。,5,半导体激光器的体积小、重量轻、价格便宜。二(半导体激光器的基本工作原理就基本原理而论~半导体激光器和其它类型的激光器没有根本的区别~即都是基于受激光发射。与其它激光器不同的是~半导体激光器中电子是分布在不同能带的不同能量状态中~而其它激光器中的粒子,原子、离子或分子,是分布在有源介质的不同能级上~因而粒子数反转的表示也有差别。半导体激光器若使其产生相干辐射~必须具备三个基本条件:,1,建立起激光媒质,有源区,内载流子的反转分布。即处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的电子数大很多。,2,有一个合适的谐振腔使受激辐射在其中得到多次反馈而形成激光振荡。,3,为了形成稳定振荡~激光媒质必须能够提高足够大的增益~使光增益等于或大于各种损耗之和。++JunctionnpEc++npEgeVEEocFnInversionEregioncEvEHolesinVBgEEFneVFpElectronsinCBElectronsEcEFpEv(a)(b)VTheenergybanddiagramofadegeneratelydopedp-nwithnobias.(b)Banddiagramwithasufficientlylargeforwardbiastocausepopulationinversionand现在考察重掺杂pn结的能带图。由于重掺杂~电子和空穴的准费hencestimulatedemission.?,Optoelectronics(PrenticeHall)米能级分别进入导带和价带。形成pn结后~p区的费米能级位于价带内~n区的费米能级位于导带内。费米能级以下的所有能级都被电E,E子所填满。在无外加电压时~。pn结内电场形成的势垒会阻FpFn止n区导带中的电子扩散进p区导带中。同样也存在势垒阻止p区价带中的空穴扩散进n区价带中。pn结加正向电压V后~电压V形成的电场消弱了pn结的内建电,E,eVF场~使势垒降低~费米能级发生分离。分离量。当正向电压,或注入电流,加大到一定值后~将大于禁带宽度~n区电子和,EFp区空穴大量注入结区~使结区内导带中电子浓度大于价带内的电子浓度~形成粒子数反转分布。粒子数反转区域在器件中是以层的形式出现的~所以也称为反转层或有源层。注:由于结区很薄~电子和空穴会分别进一步向p区和n区扩散~因此粒子数反转分布区域会大于结区~又因为电子的扩散长度比空穴大~有源区会偏向p区一边。在分布反转区,有源区,内~导带的电子浓度和价带的空穴浓度都很高。见下图。光增益曲线的特点:T=0K时~在E和E之间的能级全部被电子占据~而E和E之cfnfpvE,h,,E,Egfnfp间的能级全部为空~能量满足的光子能