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一文看懂半导体激光器发展历程及应用现状【OD体育】

2021-09-04 来源:官网
  • 本文摘要:激光技术已沦为现代生活中不能替代的技术之一,不论是工业加工、医疗美容、光纤通信,还是近年来火热的无人驾驶、智能机器人等,都与激光技术息息相关。

    激光技术已沦为现代生活中不能替代的技术之一,不论是工业加工、医疗美容、光纤通信,还是近年来火热的无人驾驶、智能机器人等,都与激光技术息息相关。今天我们主角是半导体激光器,小编将带上大家一起总结它的发展历程及应用于现状。从理论发展到实验室研制激光的起源可以追溯到1916年爱因斯坦公布的《关于电磁辐射的量子理论》一文。

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    爱因斯坦首次明确提出受激电磁辐射理论,为日后激光的发展获取了理论基础。40年后,关于能否用半导体材料构成激光的话题开始被物理学家留意,艾格瀚等科学家明确提出了许多半导体激光器的设想及有可能。

    经过几年的论证与实验,同质结GaAs半导体激光器于1962问世。但由于同质结半导体激光器的临界电流密度很高,无法在室温下构建倒数受激唤起,造成其完全没任何实用性。因此半导体激光器的研究方向指向了“构建室温情况下倒数受激唤起”。为解决问题临界电流密度低的问题,科学家们明确提出了异质结构半导体激光器的概念,通过用有所不同带隙的半导体材料薄层构成“结”,有效地减少了临界电流密度。

    1967年,单异质结半导体激光器问世。与同质结半导体激光器比起,单异质结半导体激光器临界电流密度有了大幅的上升,但仍处在一个较高的方位,没能构建室温条件下的倒数受激唤起的研究目标。

    尽管如此,单异质结半导体激光器的历史地位也不容轻视,它所用于的异质结结构与液相外延技术,为接下来的研究获取了最重要的理论基础和技术支持。平稳唤起、提升寿命,半导体激光器南北实际应用于异质结构的顺利运用为科学家说明了方向。既然单异质结半导体激光器的临界电流密度依然偏高,那么双异质结构效果怎么样呢?1969年9月,LeningradIoffe研究所公布了双异质半导体激光器(AlxGa1-xAs--GaAs)可行性的研究成果。1970年初,贝尔实验室顺利减少了双异质半导体激光器的临界电流密度,构建了室温条件下的倒数受激唤起,宣告双异质半导体激光器面世。

    同年5月,LeningradIoffe研究所也顺利构建双异质半导体激光器在室温下的倒数受激发射。室温下倒数受激发射是激光器南北实用性的第一步。

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    解决问题了室温下能用,就该考虑到室温下轻巧的问题了,半导体激光器的研究方向也随之改向“构建器件的长寿命与稳定性”。国际科研人员通过不断改进器件结构,逐步提高了半导体激光器的工作寿命,在1977年构建了双异质较短波长半导体激光器倒数工作1×106个小时。此后,美、日等国就改良器件结构、提升器件稳定性、减少损耗等方面进行研究,研制出CDH、BH、TJS、CDH等结构的AlGaAs—GaAs激光器,皆构建了温室下倒数受激唤起及单模化工作。长寿命光源的经常出现,为半导体激光器南北实际应用于铺平了道路。

    研究人员找到,半导体激光器的波长与光纤十分十分相似,十分适合用作光纤通信,因此半导体激光器搭乘了光纤通信的发展列车,在不断进步的同时也推展着光通信行业的发展。


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