3激光振荡和光学谐振腔 激光振荡的产生: 粒子数反转分布(必要条件)+激活物质置于光学谐振腔中 对光的频率和方向进行选择=连续的光放大和激光振荡输出 基本的光学谐振腔由两个反射率分别为R1和R2的平行反射镜 构成(如图34所示),并被称为法布里-珀罗( Fabry Perot,FP) 谐振腔 由于谐振腔内的激活物质具有粒子数反转分布,可以用它 生的自发辐射光作为入射光
3. 激光振荡和光学谐振腔 激光振荡的产生： 粒子数反转分布（必要条件)+激活物质置于光学谐振腔中， 对光的频率和方向进行选择=连续的光放大和激光振荡输出。 基本的光学谐振腔由两个反射率分别为R1和R2的平行反射镜 (如图3.4所示)，并被称为法布里 - 珀罗(Fabry Perot, FP) 谐振腔。 由于谐振腔内的激活物质具有粒子数反转分布，可以用它产 生的自发辐射光作为入射光
反射镜 光的振幅 反射镜 光 强 初始位置 光 输出 L L 图34激光器的构成和工作原理 (a)激光振荡;(b)光反馈
图 3.4 (a) 激光振荡； (b) 光反馈 2n 反射镜 光的振幅 反射镜 L (a) 初 始 位 置 光 光 强 输 出 O X L (b)
在谐振腔内开始建立稳定的激光振荡的阈值条件为 Yt=0+ (34) 2L RR2 式中,γ为阈值增益系数,α为谐振腔内激活物质的损耗 系数,L为谐振腔的长度,R1,R2<1为两个反射镜的反射率 激光振荡的相位条件为 L=q或 an 2n (35) 式中,λ为激光波长,n为激活物质的折射率,q=1,2,3…称 为纵模模数
式中，γth 为阈值增益系数，α为谐振腔内激活物质的损耗 系数，L为谐振腔的长度，R1，R2<1为两个反射镜的反射率 激光振荡的相位条件为 式中，λ为激光波长，n为激活物质的折射率，q=1, 2, 3 …称 为纵模模数。 在谐振腔内开始建立稳定的激光振荡的阈值条件为 γth =α+ 1 2 1 ln 2 1 L R R (3.4) L= q q nL n 2 2 = 或 (3.5)
4.半导体激光器基本结构 半导体激光器的结构多种多样,基本结构是图3.5示出的双异 质结ODH平面条形结构 这种结构由三层不同类型半导体材料构成,不同材料发射 不同的光波长 图中标出所用材料和近似尺寸。结构中间有一层厚0.1~0.3 um的窄带隙P型半导体,称为有源层;两侧分别为宽带隙的P型 和N型半导体,称为限制层。三层半导体置于基片(衬底)上,前 后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里-珀罗(FP)谐振腔
4. 半导体激光器的结构多种多样，基本结构是图3.5示出的双异 质结(DH)平面条形结构。 这种结构由三层不同类型半导体材料构成，不同材料发射 不同的光波长。 图中标出所用材料和近似尺寸。结构中间有一层厚0.1~0.3 μm的窄带隙P型半导体，称为有源层；两侧分别为宽带隙的P型 和N型半导体，称为限制层。三层半导体置于基片(衬底)上，前 后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里 - 珀罗(FP)谐振腔
电流 金属接急 限制层PcnA12n-yAs 有派层GaA 限制层NaA4xAs caAs村底 光激射 200 限制层PP s 100 um 有源层am-AF3 民制层Nm E≈3um NJP神底 b) 图3.5双异质结(DH平面条形激光器的基本结构 (a)短波长;(b)长波长