半導體激光器的基本概述

半導體激光器是以半導體材料為增益介質的激光器，依靠半導體能帶間的躍遷發光，通常以天然解理面為諧振腔。因此其具有波長覆蓋面廣、體積小、結構穩定、抗輻射能力強、泵浦方式多樣、成品率高、可靠性好、易高速調制等優勢，同時也具有輸出光束質量差，光束發散角大，光斑不對稱，受到帶間輻射的影響導致光譜純度差、工藝制備難度高的特點。不同半導體工作物質產生激光的過程存在一定差異，當前常用的半導體物質包括了InP（磷化銦）、CdS（硫化鎘）、ZnS（硫化鋅）、GaAs（砷化鎵）等。按照半導體器件不同可以將半導體劃分為單異質結、同質結、雙異質結等。按照輸出功率的不同可將半導體激光器分為小功率半導體激光器與大功率半導體激光器兩種。半導體激光器的工作原理為在半導體價帶與導帶之間通過激勵方式，實現空穴復合產生受激發射，在這一過程中由于激勵導致的粒子數反轉至關重要。

半導體激光器的可靠性在應用中是一個重要的技術指標。在通信、光存儲等領域，小功率半導體的可靠性已基本解決，工作壽命可以達到實用要求。高功率半導體激光器在大電流工作連續輸出時面臨著端面災變性損傷、燒孔、電熱燒毀、光絲效應，以及微通道熱沉的壽命等基本問題。解決這些問題一般通過以下方法: 提高晶體生長質量;改進制備工藝和封裝技術;增大光斑尺寸;優化傳熱結構和散熱方法等。

現在國際上半導體激光器研究的重大技術問題是: 如何同時獲得高功率、高可靠性和高能量轉換效率，同時提高光束質量并擁有良好的光譜特性。隨著材料生長技術和器件制備工藝的發展和進步，新的有源材料不斷涌現，更好的器件結構和工藝日趨成熟，半導體激光器的功率、可靠性和能量轉換效率都得到了迅速提高; 以往相比于其他激光器的劣勢，如光束質量差、光譜線寬過大等問題也得到了相當程度的改善，半導體激光器的性能得到不斷的提升，在很多領域正在逐漸取代其他激光光源，并且其應用前景也越來越廣泛。