§71半导体激光器的工作原理 I半导体激光器受激发光条件 (A)电子在能带间的跃迁 自发辐射跃迁 2(p)=A2f(E2)P1-f(E1) 导带的电子态密度P,一价带的电子态密度 受激吸收跃迁 ri, (st)=B,,(Edpp[ -f(erp(hu) P(hU)—光子能量密度 受激辐射跃迁 I (st)=B2(e pp,[1-f(ediP(ho)
§7.1 半导体激光器的工作原理 I. 半导体激光器受激发光条件 (A) 电子在能带间的跃迁 ( ) ( ) [1 ( )] 21 21 2 E1 r sp A f E f = c c v − v c 导带的电子态密度 v 价带的电子态密度 受激吸收跃迁 ( ) ( ) [1 ( )] ( ) r12 st = B12 f v E1 v c − f c E2 P h P(h) 光子能量密度 受激辐射跃迁 ( ) ( ) [1 ( )] ( ) r21 st = B21 f c Ec c v − f v E1 P h 自发辐射跃迁
§71半导体激光器的工作原理 (B)粒子数反转条件 伯纳德-杜拉福格条件 ne(s)=n21(t)-n12(s)>0 f(E2)>∫(E1) f(E2) f(E1) Er E1 kBT kBT Er-E F F >E E>E II有源介质的增益系数 G(hv (st)=R B2p,lf(E)-f(E](hi 模场限制因子
§7.1 半导体激光器的工作原理 (B) 粒子数反转条件 伯纳德-杜拉福格条件 rnet(st) = r21(st) − r12 (st) 0 ( ) ( ) 2 E1 f E f c v 1 1 ( ) 2 c 2 + = − − k T E E B F e f E 1 1 ( ) 1 v 1 + = + − k T E E B F e f E EF − EF E − E Eg − + 2 1 II. 有源介质的增益系数 ( ) ( ) [ ( ) ( )] ( ) net B2 1 f E2 f E1 P h c n r st c n G h c v c v R R − = = 模场限制因子
§71半导体激光器的工作原理 IT阈值条件 G,—阈值增益 Gh=a +aout 内部损耗因子 输出损耗因子 out I=IoRRe-a, Gth =ait2l RR2 +—hn In 2L RR d一有源区厚度 th th 内量子效率 B,J随温度变化的 两个参量
III. 阈值条件 §7.1 半导体激光器的工作原理 Gth =i +out Gth 阈值增益 i 内部损耗因子 out 输出损耗因子 G i L I I R R e 2( ) 0 1 2 − = 1 2 t h 1 ln 2 1 L R R G =i + 1 2 1 ln 2 1 L R R out = i t h d J G J ( ) t h = + 0 d 有源区厚度 i 内量子效率 0 , J 随温度变化的 两个参量