半导体激光器的原理及应用论文

本科毕业论文

题 目：半导体激光器的原理及应用 院 （部）： 理学院 专 业： 光信息科学与技术 班 级： 光信071 姓 名： 张士奎 学 号： 2007121115 指导教师： 张宁玉

完成日期： 2010年10月21日

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目录

摘要·····························································II ABSTRACT·························································IV 1前言·····························································1

1.1光纤传感器技术及发展··········································1

2光纤传感器的发展历程········································3

2.1光纤传感器的发展简史········································3 2.2光纤传感器的原理及组成·······································4 2.2.1基本原理···················································4 2.2.2光纤传感器的基本组成·····································5 2.2.3光纤传感器的特点·····································6 2.3光纤传感器的研究领域·········································7

3光纤传感器的分类及研究方向···································14

3.1荧光光纤传感器··································14 3.2分布式光纤监测技术·································15

3.3光纤传感器在未来的新趋势···········································15

4光纤传感器的应用············································8

4.1半导体激光器在激光光谱学中的应用·······························8 4.2半导体激光器在光固化快速成型中的应用··························8 4.3大功率半导体激光器的军事应用···································9 4.4半导体激光器在医疗上的应用····································10 4.5半导体激光器在数字通信中的应用·······························12 4.6半导体激光器在激光打印及印刷市场中的应用······················13

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结 论····························································17 致 谢····························································18 参考文献·························································19

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摘 要

激光技术自1960年面世以来得到了飞速发展，作为激光技术中最关键的器件激光器的种类层出不穷，这其中发展最为迅速，应用作为广泛的便是半导体激光器。

半导体激光器的发展迅速,以其独特的性能及优点获得了广泛的应用. 本文介绍了半导体激光器的原理、结构、进展。还介绍了半导体激光器在激光测距、激光引信、激光制导跟踪、激光瞄准和告警、激光通信、光纤陀螺以及国民经济等各个领域中的应用。大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。本文还介绍了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,目前,高功率半导体激光器的主要市场是泵浦固体激光器、材料加工、印刷业和医学应用等领域。在需求牵引下,高功率半导体激光正在向高平均功率、高功率密度、高光束质量、高效率、低成本和长寿命方向发展。半导体激光器的研究和开发始终与军用和民用市场紧密相联,本文对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直接应用进行了介绍,并展望了其发展趋势。

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.基于半导体激光器体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容。通过采用先进的工艺和技术,新型高功率半导体激光器将层出不穷。

关键词：激光技术；半导体激光器；军事应用；医学应用；半导体激光

器特点；发展新趋势

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Principle and Application of Semiconductor Laser

ABSTRACT

Laser technology has been the rapid development of available since 1960，Laser technology as the most critical types of laser devices emerging 。as one of the fastest growing, Applications widely is Semiconductor lasers.

The development of semiconductor lasers is rapidly. Its unique properties and advantages of access to a wide range of applications. This article describes the principles of semiconductor lasers, structure, progress. Also introduced the semiconductor laser in the laser ranging, laser fuses, laser-guided tracking, targeting and laser warning, laser communications, fiber optic gyroscope and the national economy and other fields of application. High-power semiconductor lasers in the military field and industrial field has a wide range of applications .It also introduces the latest progress of high power semiconductor lasers, focused on improving the reliability, improve power conversion efficiency, wavelength stability, wavelength range and so expand the progress made. Currently, the main high power semiconductor laser pumped solid-state laser market, materials processing, printing and medical applications in the field.. Traction in demand, the high-power semiconductor laser is the high average power, high power density, high beam quality, high efficiency, low cost and long life direction. Semiconductor laser research and development has always been closely linked with military and civilian markets, this article on the current high-power semiconductor lasers in materials processing in the field of direct application are introduced, and forecasts the development trend.

Semiconductor lasers based on semiconductor materials to do the work of certain substances that produce effects of stimulated emission devices. Semiconductor lasers based on size, long life, and can use a simple way to pump into the current operating voltage and current is compatible with the integrated circuit,. By using advanced techniques and technologies, new high-power semiconductor laser will be endless

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p区接正极，n区接负极。显然，正向电压的电场与p-n结的自建电场方向相反，它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用，使n区中的自由电子在正向电压的作用下，又源源不断地通过p-n结向p区扩散，在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时，它们将在注入区产生复合，当导带中的电子跃迁到价带时，多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场致发光的机理，这种自发复合的发光称为自发辐射。

要使p-n结产生激光，必须在结构内形成粒子反转分布状态，需使用重掺杂的半导体材料，要求注入p-n结的电流足够大（如30000A/cm2）。这样在p-n结的局部区域内，就能形成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状态，从而产生受激复合辐射而发出激光。

半导体激光器结构。如图为结构图，其外形及大小与小功率半导体三极管差不多，仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状，结区厚为几十微米，面积约小于1mm2。

半导体激光器的光学谐振腔是

半导体激光器的结构图

利用与p-n结平面相垂直的自然解理面（110面）构成，它有35的反射率，已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金属银膜，可获得95％以上的反射率。一旦半导体激光器上加上正向偏压时，在结区就发生粒子数反转而进行复合 2.2.2半导体激光器的工作特性

半导体激光器的工作特性中，当注入p-n结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也增大，达阈值电流时，p-n结产生激光。影响阈值的几个因素有：

①晶体的掺杂浓度越大，阈值越小。

②谐振腔的损耗小，如增大反射率，阈值就低。 ③异质结阈值电流比同质结低得多。 ④温度愈高，阈值越高。

由于半导体激光器的谐振腔短小，激光方向性较差，在结的垂直平面内，发

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散角最大，可达20°-30°；在结的水平面内约为10°左右。 2.2.3半导体激光器的调制特性

激光具有极好的时间相干性和空间相干性，它与无线电波相似，易于调制，且光波的频率极高，能传递信息的容量很大。加之激光束发散角小，光能高度集中，既能传输较远距离，又易于保密。因而为光信息传递提供了一种理想的光源。

把欲传输的信息加载于激光副射的过程称为激光调制，把完成这一过程的装置称为激光调制器，由已调制的激光辐射中还原出所加载信息的过程则称为解调。由于激光起到“携带”信息的作用，所以称其为载波。通常将欲传递的信息称为调制信号。被调制的激光称为已调波或调制光。

激光调制与无线电波调制相类似，激光振荡的瞬时电场也可表示为：

e(t)=Acos(wt+ψ)

式中A为激光振荡的复振幅，w为调制的角频率，ψ为调制的相位角。模拟激光调制可分为调幅、调频和调相等类型。按载波的振荡输出方式不同又可分为连续调制、脉冲调制和脉冲编码调制等。脉冲调制主要分为脉冲调幅（PAM）、脉冲强度调制（PIM）、脉冲调频（PFM）、脉冲调位（PPM）及脉冲调宽（PWM）等类型。脉冲编码调制（PCM）是先将连续的模拟信号通过抽样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲代码，用幅度和宽度相等的矩形脉冲的有、无来表示，再将这一系列反映数字信号规律的电脉冲加在一个调制器上以控制激光的输出。这种调制形式也称为数字强度调制。 2.2.4半导体激光器的调制方式

半导体激光器的激光调制分为内调制和外调制两类。间接调制是指加载调制信号在激光形成以后进行的，即调制器置于激光谐振腔外，在调制器上加调制信号电压，使调制器的某些物理特性发生相的变化，当激光通过它时即得到调制。

直接调制是指加载的调制信号在激光振荡的过程中进行，以调制信号的规律去改变振荡的参数，从而达到改变激光输出特性实现调制的目的。

由于直接调制技术具有简单、经济、容易实现等优点，是低速光纤通信中最常采用的调制方式，但只适合用于半导体激光器和发光二极管，这是因为发光二极管和半导体激光器（对激光器来说，阈值以上部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，所以可以通过改变注入电流来实现光强度调制。直接调制的带宽：因为半导体激光器的结电容特性，并不能理想

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工作，激光器对于不同的输入频率，响应并不相同，一般频率越高，输出的光强调制振幅越小。 2.3半导体激光器的特点

由于半导体激光器的体积小、重量轻、结构简单、光波长可调能量低、寿命较长、易于调制以及价格低廉等优点,使得它已在激光技术中占有显赫的地位,它的成功应用已遍及电子学以及激光光谱学等许多重要领域。其中VCSEL型半导体激光器,由于单纵模、波长可连续调谐、无模式跳跃、波长分布范围广等特点,很适合各种气体的激光光谱学研究。垂直腔面发射激光器VCSEL有如下特点：

(1)易于实现二维平面和光电集成:单个VC2SEL激光器仅几微米大小,有可能在1cm2的芯片上集成百万个这种微型激光器。

(2)圆形光束易于实现与光纤的有效耦合:VCSEL有径向对称的高斯近场分布。因而它们更容易耦合到光纤或光学器件上芯片生长后无须解理、封装即可进行“在片”实验,制作工艺简单,制作成本低。

(3)在很宽的温度和电流范围内都以单纵模工作。 (4)光束发散角较小,约为5°。

(5)有源区尺寸极小,因而可实现低阈值电流。

目前,高功率半导体激光器的主要市场是泵浦固体激光器、材料加工、印刷业和医学应用等领域。在需求牵引下,高功率半导体激光正在向高平均功率、高功率密度、高光束质量、高效率、低成本和长寿命方向发展。半导体激光器的研究和开发始终与军用和民用市场紧密相联,通过采用先进的工艺和技术,新型高功率半导体激光器将层出不穷。

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3半导体激光器的应用

3.1半导体激光器在激光光谱学中的应用

激光光谱具有广泛的应用范围,如从分子光谱、等离子物理、高阶谐波产生的科学应用到大气污染的监测及癌症的诊断等。半导体激光器在激光光谱学中有较多优势，用于激光光谱学的半导体激光器有一个重要的特点就是可协调性。其波长可通过改变温度或改变驱动电流来调谐。另外高灵敏度，高选择性可以减少谱线重叠,增加选择性。。半导体激光器还可用调制技术够减少激光的过量噪声。例如下图即为“SPECDILASV—763—OXY\所探测的O2吸收光谱(半导体激光器的工作温度Top=10℃,Iset=4.6mA,加32Hz,10.6mV的锯齿波,256次平均)。可以看出,通过改变工作电流很容易地得到O2的两个吸收峰,无模式跳跃。

VCSEL激光器的波长范围为1.3～2μm,可调谐波长范围为3nm,主要用于光纤通信技术气体监测。由于VCSEL激光器和DFB激光器能够实现单纵模特性,因此它们常应用在激光光谱学中尤其是气体的测量中。 3.2半导体激光器在光固化快速成型中的应用

光固化成型技术（SLA）是由CharlesHull在1984年发明并申请的专利。光固化快速成型制造技术不同于传统的材料去除制造方法，成型原理如图所示。液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下快速固化。成型开始时，可升

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降工作台使其处于液面下一个层厚的地方。聚焦后的紫外激光束在计算机的控制下按截面轮廓进行扫描，使扫描区域的液态树脂固化，形成该层面的固化层。然后工作台下降一层高度，其上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层的扫描固化，与此同时新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直到整个产品完成。

紫外半导体激光器技术的发展，为SLARPT提供了最好的光源，在电光效率、成本、体积、寿命和可靠性等指标上堪称最优，在光谱、谱线宽度、功率等性能方面也完全符合SLA的工艺要求，因此现在进行这种新型能量源的研究已成为现实。这种新颖能量源具有以下优点:

(1)LD比He-Cd气体激光器寿命长、工作可靠，且体积小易于实现装置小型紧凑,使SLARP设备成为一种桌面式三维打印系统的设想成为现实。

(2)LD在低电压下工作，有利于设备的安全操作；其电光转换效率比He-Cd气体激光器高很多，有利于节能。

(3)随着半导体激光器技术的发展，紫外半导体激光器已有产品问世，许多公司的CUBE375-8E和Radius375-8均可满足要求。形成新的光源模块后直接与现有SLA系统集成，可较大幅度地降低系统成本，项目风险也小。 3.3大功率半导体激光器的军事应用

随着激光技术的日趋成熟和应用领域的不断拓展。由于半导体激光器具有结构简单、体积小、寿命较长易于调制及价格低廉等优点使得半导体激光器在在军事中得到广泛应用，如激光制导跟踪便是从制导站的激光发射系统按一定规律向空间发射经编码调制的激光束,且光束中心线对准目标;在波束中飞行的导弹,当其位置偏离波束中心时,装在导弹尾部的激光接收器探到激光信号,经信息处理后,弹上解算装置计算出弹体偏离中心线的大小和方向,形成控制信号;再通过自动驾

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驶仪操纵导弹相应的机构,使其沿着波束中心飞行,直至摧毁目标为止。半导体激光引信是一种光学引信,属主动式近炸引信的技术范畴。激光引信通过激光对目标进行探测,对激光回波信息进行处理和计算,判断出目标,计算出炸点,在最佳位置适时引爆。炸弹一旦未捕获或丢失目标以及引信失灵后,自炸机构可以引爆弹丸自毁。半导体激光引信是激光探测技术在武器系统中最成功的应用。测距仪采用半导体激光器作光源具有隐蔽性,略加改进,还可测量车辆之间的距离并进行数字显示,在低于所需安全系数时发出警报。激光模拟主要是以半导体激光为基础发展起来的新型军训和演习技术。通过调节激光射束、周期和范围以达到模拟任何武器特征的目的。武器模拟主要使用904nm半导体激光器,用对眼睛安全的激光器作为战术训练系统的基础,最初称为激光交战统(LES)。目前,全世界有美、英、瑞(典)三国出售MILESII/SAWE系统;北约国家、以色列、阿根廷、俄罗斯、中国都在开发这种系统。另外军用光纤陀螺是军用光纤领域中用途最广,是目标监测和测量方面不可缺少的技术手段。由光纤绕成环形光路,采用Sagnac干涉原理,检测出随转动产生的两路激光束的相位差,由此得出转动的角速度。其主要优点是:无运动部件,仪器牢固,耐冲击,抗加速运动;机构简单,价格低廉;启动时间极短(原理上可瞬时启动);灵敏度高可达10-7rad/s;动态范围极宽(约为2000度/秒);寿命长等。在军用民用光纤通信、光纤制导导弹、制导鱼类等方面广泛应用。 3.4半导体激光器在医疗上的应用

半导体激光器具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、波长可选择、输出功率稳定、电源驱动系统简单等优点,特别适用于医疗设备的制造,其临床应用几乎覆盖了所有其他类型激光的应用范围。其大体状况如表所示：

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低功率810nm近红外半导体激光器,由于该波长的激光穿透力强,屈光间质对其吸收最少,而且光斑直径可调节的范围较大,是眼科中最常用的热源,可用于治疗各种难治性青光眼、硅油注入术后难治性高眼压,以及视网膜的光凝和固定等。研究发现,微脉冲半导体激光应用于眼底治疗相对不损伤视网膜感觉层,从而降低旁中心暗点的发生,且对混浊的屈光间质有更好的穿透性。。近年来,带光纤耦合输出的半导体激光手术刀已逐步进入市场,半导体激光对组织照射穿透较深,比较适于组织切割。并且高功率半导体激光器与功能相同的CO2及YAG激光器相比,具有体积小、重量轻、价格低廉、无需水冷及可在门诊使用等优点,使其成为目前最新一代的医用激光手术刀,具有非常好的发展前景。另外半导体激光照射具有明显的活血化瘀、疏通经络、消肿止痛等功效,波长为800～900nm的半导体激光已广泛用于理疗,由于其波长较长,所以能较深地穿透人体组织,对深部组织的作用会超过He2Ne激光。图为相同功率条件下,632nm和830nm两种波长的激光治疗深度的比较。国内多采用波长为810nm或者830nm的半导体激光器进行穴位照射,并结合传统医学方法治疗各种病痛,如半导体激光穴位照射治疗高脂血症,结合传统针灸治疗神经衰弱、面神经麻痹、周围性面神经炎,配合三维牵引治疗腰椎间盘突出症,配合药物治疗脊髓性颈椎病,配合超短波照射治疗软组织损伤等。半导体激光照射的有效功率易受个体差异、肤色深浅、皮肤厚薄等因素的影响,在操作中应随时调整功率及作用时间,以不灼伤皮肤为准。

3.4.1半导体激光器在美容中的应用

作为医学中的外延医学美容。在半导体激光器的普及应用下已经变得越来越

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被人们所青睐。例如国外已经比较成熟的激光脱毛技术利用特定的波长、脉宽、光斑大小及曝光强度,使其产生的热效应能够恰好毁灭全部毛囊，同时还要保护表皮减少疤痕或色素沉着现象的产生。对于棕色或黑色毛发,其目标载色体为真黑素,采用长脉冲半导体激光器可提高效率且能降低副作用。在除皱嫩肤面,CO2或Er∶YAG激光虽然效果很好,但其作用于表皮治疗时会对皮肤造成损伤,产生红斑、浮肿、色素沉着或伤口愈合缓慢等副作用。而采用半导体激光除皱,激光能渗透到表皮下约4mm的皮肤真皮层骨胶原细胞处,将真皮胶原组织取代表皮结构成为激光照射的靶组织,有效改善骨胶原组织,使其有序排列、再生、增殖、增厚,从而消除皱纹,使皮肤变得光滑细嫩,恢复弹性,并可减少并发症的产生。

粉刺、痤疮及痤疮疤痕是青少年经常遇到的情况,若治疗不当,会给青少年造成生理和心理上的伤害,一种波长为1450nm的半导体激光治疗仪对减少脸、背部粉刺以及痤疮初起或愈后疤痕十分有效,激光能量密度为11～14J/cm2,脉宽250ms,动力冷却时间为40ms,]利用半导体激光的选择性光热作用,改变皮肤表面下的皮脂腺结构,它发出的光波长可以被皮肤里的水强吸收,当激光照射到皮肤上时,热量就会在皮肤表层皮脂腺上及其周围高度集中,动力冷却装置同时发射出冷却喷雾来保护皮肤,减少治疗时容易产生的并发症。 3.5半导体激光器在数字通信中的应用

我们称现代社会为信息社会，半导体激光器在信息的获取，传输，存储和处理以及显示中已得到广泛应用。在数字通信市场,波长为950一1550nm的半导体激光器应用广阔。由于受发达国家的音频和数字通信发展以及东南亚、拉丁美洲等发展中国家新兴工业区加速发展通信基础设施的影响,光纤通信获得了发展。该领域应用的半导体激光器销售额一直高居首位。生产厂家几乎集中于日本、北美,在欧洲也有生产。在今后几年中,日本、北美和德国等将发展直接至用户的光纤网络,这会使半导体激光器的需求量更大,对此类激光器要求价格十分低廉、传输速率中等、可在-40一+80℃环境中工作。鉴于通信事业发展方兴未艾,这类应用的激光器市场将继续有较大的增长。由于光纤通信具有损耗低、容量大、速率高、抗干扰、保密性强、重量轻、体积小等优点,加之信息爆炸、多媒体通信及全球网络的发展,光纤迅速成为信息社会的宠儿。光半导体激光器作为光纤通信系统中的光源是关键元件,是整个系统的核心部分,短距离的光纤通信用单模光纤和

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130一150nm波长的半导体激光器,空间通信用列阵半导体激光器。所以,全球光纤通信市场前景广阔,多信道密集波分复用技术（DWDM）对经济地扩展网络容量有无可取代的作用,DWDM可使同样系统的容量增加几十倍以至几百倍。因此,DWDM的市场前景是非常好的。据悉,1996年全球网络扩展元器件中的DWDM链路元器件的销售额为9亿美元,2001年将增加到37.16亿美元,平均年增长率为32.8%。全球网络扩展设备中的DWDM链路系统的销售额将从1996年的6.26亿美元增加到2001年的46.41亿美元,平均年增长率高达49.3%。 3．6半导体激光器在激光打印及印刷市场中的应用

在激光打印及印刷市场,半导体激光器需求量处于急剧上升发展阶段。自从1973年首台激光打印机问世以来,其技术渐趋成熟。激光打印机是集机械、电子、光学、化学等边缘性学科的综合技术,其中OPC感光鼓是激光打印机的核心部件,既可用于激光印字机、又能用于复印机、普通传真,其前途可想而知。10-100mW的高功率半导体激光器件主要用于记录和高速激光打印机。这种打印机一般为网络化办公打印机,包括新出现的彩色激光打印机(打印速度为12-35p/min)。此种应用预计会稳定增长,即使较低速台式打印机的市场受到喷墨打印机的价格、性能特性不断改进的影响。用激光把资料直接写在印刷板上正成为印刷技术工业的一种发展趋势,不仅节省很多中间环节、降低成本,而且加快了速度。如采用1W二极管激光器64元阵列、用光纤藕合配以透镜系统,这种方法已能供应500-20000张。目前多数激光、计算机、印刷系统采用卤素银或光敏有机物的光敏材料。柯达公司、杜邦公司等均在致力于开发此类热敏材料,因此这方面采用半导体激光器日益增多,此项应用市场也呈蓬勃发展。

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4半导体激光器的发展趋势

4.1半导体激光器的前沿—微碟激光器

半导体微腔激光器是20世纪90年代初期出现的一种新型结构的半导体激光器，是目前国内外半导体激光器研究领域的前沿课题微碟激光器是状如碟型的微腔激光器。所谓微腔，是指半导体激光器的谐振腔尺寸小到光在半导体介质中的波长量级。在这么小的空间中，光场已出现量子效应，不能用麦克斯韦的经典理论来处理，而必须用量子电动力学的方法去处理，这就是所谓微腔效应。微腔激光器运用现代超精细加工技术和超薄材料加工而成，具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模工作等优点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W，在光通信、光互连、光信息处理等方面有广阔的应用前景，可用于大规模光子器件集成电路，并可以和光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源，也可以和其他的光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等，因此微碟激光器的研制成功，对推进光电信息技术的发展具有重要意义，是半导体激光器的一次变革。世界各发达国家如美国、日本、英国、俄国等都争先开展这方面的研究工作，并取得了一定的成果。

我国在这方面的研究工作则刚刚起步。在国内，长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学观点出发，研究了微碟激光器的设计原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择性化学腐蚀等现代微细加工技术，制备出直径为9.5um:低温光抽InGaAs/InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。在微腔激光和光子集成新一代信息处理技术中具有广泛的应用前景的新型微碟激光器，已由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功。

随着现代超薄材料生长和各种超精细加工技术的进一步发展，半导体激光器不断推陈出新，例如微型激光器（量子阱激光器、量子线激光器和量子点激光器）、微腔激光器（微碟激光器、微环激光器、微桥激光器和微条激光器等），特别是光子晶体材料的问世，为研制新型微腔激光器创造了有利的条件。如果说传统微腔激光器推动了光电子技术领域中信息高速公路的发展，那么下一代的光子晶体微腔激光器将成为光子技术领域的核心，为下一代的光子信息处理技术带来一场

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革命，并为信息技术走向“全光”时代打开了大门。 4.2特殊半导体激光器在未来电视中的应用

随着人们生活质量的提高,对图像信号的传送处理的需求也越来越高。德国耶拿大学应用物理研究所最近开发出一种用特光纤为半导体的半导体激光器,用于制成高清度微型彩色激光电视机。研制激光电视机是德国的一项高科技项目,目前的样机由于激光体积较大,还不能满足商品化需要。耶拿大学应用物理研究所开发的新型激光器采用材料制成的特殊光纤,材料组分是错、钡、斓、铝、钠,它原由法国一家企业研制,用于通讯技术。用新型光纤制成的激光器,只需伏电池就能产生很高的功率密度,而且无需附加任何冷却装置,激光器的体积可微型化到一支烟卷大小,非常适合作为激光电视机光源,开发袖珍激光电视机。耶拿大学准备用新型激光器首先开发医疗用微型激光电镜,用于诊断和治疗癌症。用这种微型激光电镜可精确地辐照癌症部位,而不伤及人体健康组织。新型激光器也可用于激光照排,印制和摄影技术等,而最具有产品市场的是未来用于生产激光电视机。

4.3半导体激光器在未来的新趋势

(1)高速宽带LD主要是113μm和1155μm波长LD,用于高速数字光纤通信和微波模拟光信息传输、分配与处理。潜在市场是未来的信息高速公路和军事装备。高速宽带LD从80年代中期长波长光源商品化后便大量开发,主要通过改进管芯制作和封装技术

（2）半导体激光器大功率化趋势仍将集中在800nm波段,其次是2μm左右。在800nm波段,光泵浦源又是重点。其发展趋势:一是侧面发射1cm阵列条堆积组件。二是开发表面激射的二维阵列。

（3）对于光信息存储而言,波长越短越有利于聚焦成小光斑,从而增加信息存储密度和容量;许多信息系统终端的感光体的感光度也与光源的波长成反比;在显示方面,绿色是基色之一,所以蓝2绿光已成为全色显示的关键。在600nm以上LD商品化之后,蓝2绿光LD就成了短波长化的主要目标。

（4）大功率中红外(3～5μm)LD是目前急需的半导体光源,它在红外对抗、红外照明、激光雷达、大气窗口自由空间通信、大气监视和化学光谱学等方面有广泛应用前景。近几年来,中红外LD在工作温度和输出功率提高方面取得了明显

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进展,主要采用一般量子阱和新开发的量子阱结构。半导体激光器在红光和115μm波段范围以内的技术已十分成熟,大量的商品器件在军、民两用的广大市场上受到欢迎。随着新型波长(短、长)LD和高性能LD的开发,下世纪半导体LD将涉足更广泛的两用领域,保持持续高速的市场增长。

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结 论

本文系统介绍了半导体激光器的相关知识，先介绍了激光技术的发展，再一步步介绍到半导体激光器。并仔细描述了半导体激光器的基本原理以及它的理论基础，如半导体激光器的工作特性，半导体激光器的调制特性等。还有它的发展过程经历了低温半导体激光器，常温半导体激光器等。还有着重介绍了半导体激光器的用应。最后又分析了半导体激光器的发展趋势。

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致 谢

本论文是在导师王凤翔教授的精心指导和悉心关怀下完成的。半年来，导师在学习和生活上给予的孜孜不倦的精心指导和照顾，导师在为人处事上给学生的教诲，学生受益终身。导师智者的形象，敏锐的学术思想，孜孜不倦的追求精神，认真负责的作风，给学生留下深刻的印象。在此，我向导师致以最衷心的感谢和崇高的敬意。

感谢理学院付刚教授，感谢付老师在实验上的帮助和指导。付老师为人处事的丰富经验和开阔活跃思路使作者受益非浅。

感谢学校能开设这个课题，为本人从事磁控溅射方面的工作提供了机会，为以后的学习工作奠定了基础。

最后要向所有关心和帮助过我的其他老师和同学表示真诚的感谢!

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参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l6m3.html