隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 半導(dǎo)體激光器技術(shù)己深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。在遠(yuǎn)距離通訊、激光雷達(dá)、數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)和恢復(fù)、激光測(cè)距、機(jī)器人、全息應(yīng)用、醫(yī)學(xué)診斷等方面都有廣泛的應(yīng)用。但半導(dǎo)體激光器對(duì)工作條件要求苛刻, 在不適當(dāng)?shù)墓ぷ骰虼娣艞l件下, 會(huì)造成性能的急劇惡化乃至失效。所以, 使激光器正常工作的激光器驅(qū)動(dòng)電源就顯得尤為重要比。
一、激光器是利用什么原理制造出來的
激光的含義是光受激輻射，它是利用某些原子受到激發(fā)之后，出現(xiàn)暫時(shí)的穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，這個(gè)激發(fā)態(tài)由于處在高能級(jí)狀態(tài)，具有不穩(wěn)定性，在某種狀態(tài)下會(huì)發(fā)生退激輻射出光子，這就是激光的發(fā)生的原理。這里所說的某種狀態(tài)就是在一定波長(zhǎng)的光子作用，就會(huì)使得激發(fā)態(tài)退激，并且放射出光子，放射出的光子由作用于其他的激發(fā)態(tài)原子，這樣呈現(xiàn)鏈?zhǔn)降耐思�，在短暫的時(shí)間內(nèi)放出大量的光子，表觀就體現(xiàn)出光的放大，達(dá)到能量密度極大的光束，這就是激光。激光的能量來源于原子的受激時(shí)能量的注入，這一定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生大量的暫穩(wěn)態(tài)的受激原子，當(dāng)某個(gè)受激原子發(fā)生退激時(shí)，輻射出來的光子由引起其他的受激原子退激，釋放出更多的光子，這會(huì)呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)的受激崩潰性退激，短時(shí)間內(nèi)發(fā)生出大量的光子。
具有發(fā)生激光作用的物質(zhì)稱之為激光介質(zhì)，按照介質(zhì)的形態(tài)可分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光。按照激發(fā)能源可分為光致激光、電致激光、化學(xué)激光、氣動(dòng)激光等等，世界上第一臺(tái)激光是紅寶石激光。按照上述的劃分它屬于光致的固體激光器，它的能量是通過在紅寶石棒外部的氙氣閃光管提供激發(fā)能源，紅寶石內(nèi)含有的鉻原子是激發(fā)原子，激光介質(zhì)是紅寶石，屬于固體物質(zhì)。我們常見的氦氖激光器是氣體激光，激光介質(zhì)是氣體，激發(fā)能源是電場(chǎng)。我們常見的光盤驅(qū)動(dòng)器里的激光器是采用半導(dǎo)體作為激光介質(zhì)的，激發(fā)能量是電場(chǎng)，它是屬于半導(dǎo)體固體激光器。軍事上使用的大功率激光，大部分是采用化學(xué)能源激發(fā)，它就是化學(xué)激光器。工業(yè)上使用的激光器大多是二氧化碳作為激光介質(zhì)，電場(chǎng)作為激發(fā)能量。一些檢測(cè)用的激光器是采用的染料作為激光介質(zhì)，而大多數(shù)是液體形態(tài)，光作為激發(fā)能量。
二、半導(dǎo)體激光器工作原理
半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式，利用半導(dǎo)體物質(zhì)(既利用電子)在能帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋、產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。
半導(dǎo)體激光器特點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器激光器優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，耗電少，效率高等特點(diǎn)。
半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件.其工作原理是,通過一定的激勵(lì)方式,在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶(導(dǎo)帶與價(jià)帶)之間,或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)(受主或施主)能級(jí)之間,實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí),便產(chǎn)生受激發(fā)射作用.半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式主要有三種,即電注入式,光泵式和高能電子束激勵(lì)式.電注入式半導(dǎo)體激光器,一般是由GaAS(砷化鎵),InAS(砷化銦),Insb(銻化銦)等材料制成的半導(dǎo)體面結(jié)型二極管,沿正向偏壓注入電流進(jìn)行激勵(lì),在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射.光泵式半導(dǎo)體激光器,一般用N型或P型半導(dǎo)體單晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物質(zhì),以其他激光器發(fā)出的激光作光泵激勵(lì).高能電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器,一般也是用N型或者P型半導(dǎo)體單晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質(zhì),通過由外部注入高能電子束進(jìn)行激勵(lì).在半導(dǎo)體激光器件中,目前性能較好,應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注入式GaAs二極管激光器.
三、激光器和半導(dǎo)體激光器的區(qū)別
激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。
激光工作物質(zhì)是指用來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用的物質(zhì)體系，有時(shí)也稱為激光可攜式激光器增益媒質(zhì)，它們可以是固體(晶體、玻璃)、氣體(原子氣體、離子氣體、分子氣體)、半導(dǎo)體和液體等媒質(zhì)。
激光工作物質(zhì)的主要要求，是盡可能在其工作粒子的特定能級(jí)間實(shí)現(xiàn)較大程度的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，并使這種反轉(zhuǎn)在整個(gè)激光發(fā)射作用過程中盡可能有效地保持下去;為此，要求工作物質(zhì)具有合適的能級(jí)結(jié)構(gòu)和躍遷特性。
半導(dǎo)體激光器是用半導(dǎo)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(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。 半導(dǎo)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)激光器室溫時(shí)多為脈沖器件，而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。
半導(dǎo)體激光器的分類
(1)異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器
(2)條形結(jié)構(gòu)激光器
(3)GaAIAs/GaAs激光器
(4)InGaAsP/InP激光器
(5)可見光激光器
(6)遠(yuǎn)紅外激光器
(7)動(dòng)態(tài)單模激光器
(8)分布反饋激光器
(9)量子阱激光器
(10)表面發(fā)射激光器
(11)微腔激光器
四、半導(dǎo)體激光器的分類及應(yīng)用有哪些
半導(dǎo)體激光器的分類有多種方法。按波長(zhǎng)分：中遠(yuǎn)紅外激光器、近紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等;按結(jié)構(gòu)分：雙異質(zhì)結(jié)激光器、大光腔激光器、分布反饋激光器、垂直腔面發(fā)射激光器;按應(yīng)用領(lǐng)域分：光通信激光器、光存儲(chǔ)激光器、大功率泵浦激光器、引信用脈沖激光器等;按管心組合方式分：?jiǎn)喂�、陣�?線陣、面陣);按注入電流工作方式分：脈沖、連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)等。
半導(dǎo)體激光的應(yīng)用十分廣泛，如激光切割，激光焊接，激光打標(biāo)，激光打孔，激光雕刻，激光醫(yī)療，激光美容，激光顯示，激光全息，激光照排，激光制冷，激光檢測(cè)以及激光測(cè)量等等。
近幾年來, 激光器應(yīng)用更加廣泛, 品質(zhì)更加優(yōu)良的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源的研制勢(shì)在必行。新型的驅(qū)動(dòng)電源除具備常規(guī)驅(qū)動(dòng)器的功能外, 還應(yīng)該使輸出電流更穩(wěn)定, 對(duì)激光器行更加可靠、有效地保護(hù)。使用單片機(jī)對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行程序化控制, 不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)上述功能, 而且使整機(jī)操作簡(jiǎn)單, 界面友好, 提高了整機(jī)的自動(dòng)化程度。同時(shí), 為激光器驅(qū)動(dòng)電源性能的提高和擴(kuò)展提供了有利條件。
