DH激光器工作原理 由于限制层的带隙比有源层宽,施加正向偏压后,P层的 空穴和N层的电子注入有源层。 P层带隙宽,导带的能态比有源层高,对注入电子形成了 势垒,注入到有源层的电子不可能扩散到P层 同理,注入到有源层的空穴也不可能扩散到N层 这样,注入到有源层的电子和空穴被限制在厚0.1~0.3um的 有源层内形成粒子数反转分布,这时只要很小的外加电流,就 可以使电子和空穴浓度增大而提高效益 另一方面,有源层的折射率比限制层高,产生的激光被限 制在有源区内,因而电/光转换效率很高,输出激光的阈值电流 很低,很小的散热体就可以在室温连续工作
DH激光器工作原理 由于限制层的带隙比有源层宽，施加正向偏压后， P层的 空穴和N层的电子注入有源层。 P层带隙宽，导带的能态比有源层高，对注入电子形成了 势垒，注入到有源层的电子不可能扩散到P层。 同理， 注入到有源层的空穴也不可能扩散到N层。 这样，注入到有源层的电子和空穴被限制在厚0.1~0.3 μm的 有源层内形成粒子数反转分布，这时只要很小的外加电流，就 可以使电子和空穴浓度增大而提高效益。 另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限 制在有源区内，因而电/光转换效率很高，输出激光的阈值电流 很低，很小的散热体就可以在室温连续工作
P P Ga Al As GaAs Ga.Al As 电子 E (b)能 复合 量 。 空穴 异质势垒 折射率 5 P 光 图3.6DH激光器工作原理 (a)双异质结构;(b)能带;(c)折射率分布;(d)光功率分布
图 3.6 DH (a) 双异质结构； (b) 能带； (c) 折射率分布； (d) 光功率分布 P Ga 1－ x Al x As P GaAs N Ga1－ y Al y As 复 合 空 穴 异质势垒 E 能 量 (a) (b) (c) n 折 射 率 ～ 5% (d) P 光 ＋ － 电 子
312半导体激光器的主要特性 1.发射波长和光谱特性 半导体激光器的发射波长等于禁带宽度Ea(eV),由式(3.1)得 到 hf=E 式中,fC,f(Hz)和(pm分别为发射光的频率和波长, C=3×108m/s为光速,h=6628×1034JS为普朗克常数, leV=16×10-19J,代入上式得到 hc1.24 EE (3. 不同半导体材料有不同的禁带宽度E。,因而有不同的发射波长λ 镓铝砷-镓砷( GaAlAs-GaAs)材料适用于0.85μm波段 铟镓砷磷-铟磷( InGaAsP-InP)材料适用于1.3~1.55μm波段
3.1.2 半导体激光器的主要特性 1. 发射波长和光谱特性 半导体激光器的发射波长等于禁带宽度Eg (eV)，由式(3.1)得 h f =Eg Eg Eg hc 1.24 = = (3.6) 不同半导体材料有不同的禁带宽度Eg，因而有不同的发射波长λ。 镓铝砷-镓砷(GaAlAs-GaAs)材料适用于0.85 μm波段 铟镓砷磷 - 铟磷(InGaAsP-InP)材料适用于1.3~1.55 μm波段 式中，f=c/λ，f (Hz)和λ(μm)分别为发射光的频率和波长， c=3×108 m/s 为光速 ， h=6.628×10-34J·S 为 普 朗 克 常 数 ， 1eV=1.6×10-19 J，代入上式得到
图3.7是 GaAlAs-DH激光器的光谱特性。 在直流驱动下,发射光波长只有符合激光振荡的相位条件式 (3.5)的波长存在。这些波长取决于激光器纵向长度L,并称为激 光器的纵模。 驱动电流变大,纵模模数变小,谱线宽度变窄 这种变化是由于谐振腔对光波频率和方向的选择,使边模消 失、主模增益增加而产生的 当驱动电流足够大时,多纵模变为单纵模,这种激光器称为 静态单纵模激光器。 图37(b)是300Mb/s数字调制的光谱特性,由图可见,随着 调制电流增大,纵模模数增多,谱线宽度变宽
图3.7是GaAlAs-DH激光器的光谱特性。 在直流驱动下， 发射光波长只有符合激光振荡的相位条件式 (3.5)的波长存在。 这些波长取决于激光器纵向长度L，并称为激 光器的纵模。 驱动电流变大，纵模模数变小，谱线宽度变窄。 这种变化是由于谐振腔对光波频率和方向的选择，使边模消 失、主模增益增加而产生的。 当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，这种激光器称为 静态单纵模激光器。 图3.7(b)是300 Mb/s数字调制的光谱特性， 由图可见，随着 调制电流增大，纵模模数增多，谱线宽度变宽
=100mA Po=10mw 832830828 =85mA M 35 Po=6mw -33285088826 30 Po=4mw 25 832830828826824 w=12m =75mA T=300K Po=2.3mw 0 836834832830828826824822820 801 (a) 图37 GaAlAs-DH激光器的光谱特性 (a)直流驱动;(b)300Mb/s数字调制
图 3.7 GaAlAs-DH (a) 直流驱动; (b) 300 Mb/s数字调制 0 799 800 801 802 Im/mA 40 35 30 25 I=100mA Po=10mW I=85mA Po=6mW I= 8 0mA Po=4mW I=75mA Po=2.3mW L=250μm W=12 μm T=300K 830 828 832 830 828 832 830 828 826 832 830 828 826 824 836 834 832 830 828 826 824 822 820 (a) (b)