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激光二极管的发光原理
作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.12.09
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二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面通激光二极管的发光原理:激光二极管中的P-N结由两个…
二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面通
激光二极管的发光原理:激光二极管中的P-N结由两个掺杂的砷化镓层形成。它有两个平端结构,平行于一端镜像(高度反射面)和一个部分反射。要发射的光的波长与连接处的长度正好相关。当P-N结由外部电压源正向偏置时,电子通过结而移动,并像普通二极管那样重新组合。当电子与空穴复合时,光子被释放。这些光子撞击原子,导致更多的光子被释放。随着正向偏置电流的增加,更多的电子进入耗尽区并导致更多的光子被发射。最终,在耗尽区内随机漂移的一些光子垂直照射反射表面,从而沿着它们的原始路径反射回去。反射的光子再次从结的另一端反射回来。光子从一端到另一端的这种运动连续多次。在光子运动过程中,由于雪崩效应,更多的原子会释放更多的光子。这种反射和产生越来越多的光子的过程产生非常强烈的激光束。在上面解释的发射过程中产生的每个光子与在能级,相位关系和频率上的其他光子相同。因此,发射过程给出单一波长的激光束。为了产生一束激光,必须使激光二极管的电流超过一定的阈值电平。低于阈值水平的电流迫使二极管表现为LED,发出非相干光。
特色
当激光二极管注入电流在临界电流密度以下时,发光机制主要是自发放射,光谱分散较广,频宽大约
蓝光激光二极管
蓝光激光二极管
在100到500埃(埃=10-1奈米,原子直径的数量级就是几个埃〉之间。但当电流密度超过临界值时,就开始产生振荡,最后只剩下少数几个模态,而频宽也减小到30埃以下。而且,激光二极管的消耗功率极小,以双异质结构激光为例,最大的额定电压通常低于2伏特,输入电流则在15到100毫安之间,消耗功率往往不到一瓦特,而输出功率达数十毫瓦特以上。
激光二极管的特色之一,是能直接从电流调制其输出光的强弱。因为输出光功率与输入电流之间多为线性关系,所以激光二极管可以采用模拟或数字电流直接调制输出光的强弱,省掉昂贵的调制器,使二极管的应用更加经济实惠。

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