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)
Yth=a+ In 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 2nL 2n 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。 4.半导体激光器基本结构
γth=α+ 1 2 1 ln 2 1 L R R 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 L=q q nL n 2 2 = 或 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。 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0.1~0.3μm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。 图3.6示出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
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。 图3.6示出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
电流 金属接触 限制层PaA1-As 有源层GaAs 限制层NCaA1As GaA衬底 光激射 μm 限制层PLmP Am 有源层QA1 限制层NnP L≈300um nP村底 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
Al GaAs Ga, Al. As (b)能 复合 空穴 异质势垒 折射率 P 图36DH激光器工作原理 (a)短波长;(b)长波长(a)双异质结构;(b)能带;(c)折射率分布; (d)光功率分布
图 3.6DH (a) 短波长； (b) 长波长 (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