半导体激光器的原理应用与发展

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

山东建筑大学毕业论文

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········

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 摘要

半导体激光器

摘 要

这篇文章综述了半导体激光器的工作原理，并对其工作原理进行讨论。自1964年初以来，人们加大了半导体激光器的研究度。目前有关于砷化镓半导体激光器的最先进技术已经有所进展。

自从1962年首次在砷化镓中发现受激激发光子的现象后，使得半导体激光器领域取得了相当大的进步。现已存在由不同材料制成的各种各样的激光器。激光光波长的范围已经从可见光扩展到紫外线和红外线。紫外线和红外线是光谱中可见光波长两端之外的波长。已经可以利用的有以下几种泵浦源，如：P-N结，电子注入，光泵浦，雪崩注入。

本文将探讨半导体激光器的工作原理。为了使该探讨具有完整性，半导体激光器的工作原理也会涉及到。早期的工作，追随到1964年二月，在早期的报纸上已经发表了多种关于激光器原理的文章，例如，G.Burns 的《 P-N结激光器》和当今的作者（代表有BN）的文章。因此，本文将只浅显地涉及到有关于半导体激光器的早期工作、近期发展的主要方向和目前的最新水平。其它有关于半导体激光器工作原理的文章在文献[11]至[14]中出现。

半导体激光器的扁平封装——一种高功率光纤耦合半导体激光器的封装技术

2005/2/18/15:10来源：众望达技术 作者：郑鸿章 摘要

最近几年来，高功率半导体激光器越来越多地为许多应用而生产， 如直接的材料处理、光纤激光和放大器泵浦、自由空间光通讯、印刷和医疗等。这些首要归功于激光器结构设计、半导体材料和可靠的封装技术的发展。特别是，半导体激光器的封装使得激光器件能获得高墙插效率，提高稳定性能并节省使用者的使用成本。尽管最近几年来获得的种种进展， 但封装、

测试及可靠性等依然占据光纤耦合输出的半导体激光器的大量成本。我们开发的新半导体激光耦合设计和工艺使得低成本、高可靠性的半导体光纤激光器耦合变成可能，同时也使得可以使用自动化大批量的机器封装。

本文里，我们献上一种小侧面尺寸、非制冷的单反射阵面、高功率输出的半导体封装技术。这里讨论这款小尺寸、小侧面尺寸、高亮度、4w、100um 、0.15NA 光纤输出的半导体激光器的平板式光学封装的细化的设计信息、热建模和可靠性数据以及这种独特的封装技术在非制冷环境中具有的良好热性能和可靠性能。所有的封装过程是在无流体环境中进行的。这种无胶的密封封装，使得激光器的运行可靠性很高；此外， 使用材料和

大功率半导体激光器及其应

用现状

摘要 半导体激光器诞生于1962年，最初的半导体激光器的一个最大的缺点就是无

法在室温下工作，直到双异质结构激光器的出现，解决这一问题之后半导体激光器才被推广应用。半导体激光器具有体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高等优点。半导体激光器依靠其优异的性能，不断地被用在社会生产的方方面面。本文主要从医学，工业，军事三个方面简要阐述了半导体激光当前的主要应用。

关键词: 半导体激光 发展 应用现状

1.半导体激光器介绍

半导体激光器是以半导体材料为工作物质的一类激光器，亦称半导体激光二极管，是60年代发展起来的一种新型光源。[1]

半导体激光工作物质有砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、铝镓砷(AlxGa1-xAs)、铟磷砷(In-PxAS1-x)等，现在已经发现的有多达几十种。目前最常见，应用最广的是双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。[2]

半导体激光器的优点是波长短（800-1000nm）、体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高(高达50%，某些大功率半导体激光器可达70%)、便于直

接调制、节能。正是因为这些优点，半导体激光器的应用领域日益扩大。目前，固定波长半

大功率半导体激光器及其应

用现状

摘要 半导体激光器诞生于1962年，最初的半导体激光器的一个最大的缺点就是无

法在室温下工作，直到双异质结构激光器的出现，解决这一问题之后半导体激光器才被推广应用。半导体激光器具有体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高等优点。半导体激光器依靠其优异的性能，不断地被用在社会生产的方方面面。本文主要从医学，工业，军事三个方面简要阐述了半导体激光当前的主要应用。

关键词: 半导体激光 发展 应用现状

1.半导体激光器介绍

半导体激光器是以半导体材料为工作物质的一类激光器，亦称半导体激光二极管，是60年代发展起来的一种新型光源。[1]

半导体激光工作物质有砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、铝镓砷(AlxGa1-xAs)、铟磷砷(In-PxAS1-x)等，现在已经发现的有多达几十种。目前最常见，应用最广的是双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。[2]

半导体激光器的优点是波长短（800-1000nm）、体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高(高达50%，某些大功率半导体激光器可达70%)、便于直

接调制、节能。正是因为这些优点，半导体激光器的应用领域日益扩大。目前，固定波长半

异质结在半导体激光器中的作用

电科 学号：2013221105200182 姓名：施波

半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，又称半导体激光二极管（LD），

是20世纪60年代发展起来的一种激光器。半导体激光器的工作物质有几十种，例如砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）等，激励方式主要有电注入式、光泵式和高能电子束激励式三种。半导体激光器从最初的低温（77K）下运转发展到室温下连续工作；从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱（单、多量子阱）等多种形式。半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展。半导体激光器的体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用遍布临床、加工制造、军事，其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。 同质结和异质结激光器

20世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型激光器，它是在一种材料上制作的pn结二极管。在正向大电流注入下，电子不断地向P区注入，空穴不断地向1\区注入。于是，在原来的pn结耗尽区内实现了载流子分布的反转，由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快，在有源区发生辐射、复合，发射出荧

半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验

这款半导体激光器的恒流源驱动电路，是根据实际的项目需求进行设计的。项目要求是半导体激光器得根据探测距离，能改变输出光功率，这就要求半导体激光器的驱动电路输出的电流是可调的，这样现阶段几种半导体激光器驱动电路中只有恒流源驱动电路可以做到这一点，实现这种功能是通过改变恒流源电路的基准电压而实现的。进行恒流源驱动电路的设计的方法是在先仿真的基础上进行的，项目所需要的恒流源驱动电路的设计参数是恒流源输出电流是0-1A可调。 1 恒流源软件仿真

为精确仿真出结果，为以后的设计提供理论依据，选用的电路仿真软件是NI公司的Multisim10软件，该款软件经历几代的发展，功能不断的完善，其数据库包含常用的所有元器件，能进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真，其仿真结果的准确性高，能为设计提供设计依据。

恒流源仿真结果

恒流源仿真电路选取了单电源供电的集成运放LM2900N、功率管IRF540、供电的电源电压是9V，为测量电路输出的电流，将万用表调整到电流档串联到电路中进行测量，以上图可见、设计的电路是很简单的。集成运放U2B的作用是将采样电阻所测得电压反馈回输入端，通过集成运放U2A与输入端的基准电压进行比较。恒流

第37卷第1期2014年2月

ChineseJournalofElectronDevices

电子器件

Vol.37摇No.1Feb.2014

LargeSignalVerificationofanImprovedCircuitModelforSemiconductorLasers*

TIANXuenong1,GAOJianjun2*

(1.CollegeofElectronicandInformationEngineering,SuzhouUniversityofScienceandTechnology,SuzhouJiangsu215009,China;

2.SchoolofInformationScienceandTechnology,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China)

Abstract:Animplementationofanimprovedcircuitmodelofsemiconductorlaserswhichcanmodelthereflectioncoefficientmoreaccuratelyispresentedandthecomparisonbetweentheimprov

摘 要

当今社会是信息社会，而信息时代的一个主要特征是信息，信息源及信息的获取、传递、处理等能力在信息技术支持下高速发展。其中信息传递技术即通信技术的飞速发展，不仅改变了人类的生产和生活方式，还对全球的政治、经济、军事领域产生强烈的冲击。

本文以数字通信技术为基础，完成了一路经过DPL编码的语音信号和两路8位数字信号的传输。在设计中，以巴克码为传输信号的帧头，将三路含有信息的信号同巴克码组成四路信号，同步时分复用后，成为一路32位的串行码，经过CMI码编码，再通过光纤通道来进行有效的传输，以实现最好的传输效果。系统采用专用编码芯片对信号进行编码； 通过同步时分复用的方式实现信号的复用传输，设计并调试了具体的电路，最后对语音信号和数字信号传输中的各项指标进行了测试，通过实验，证明了方案的正确性和可行性。

在简介语言和技术等相关知识的基础之上，本文还重点研究了基于的数字复用系统的设计思想及其模型的建立，并通过软件MaxplusⅡ编程、调试和波形仿真，最后下载到目标芯片中实现。另外还介绍了相关的硬件电路的设计与调试。

关键词：；时分复用；光纤； ；同步设计

Abstract

Today’s society is the inform

光信息专业实验指导材料（试用）

实验5－1 半导体激光器的特性测试

[实验目的]

1、通过测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流，画出P-V、P-I、I-V曲线，让学生了解半导体的工作特性曲线；

2、学会通过曲线计算半导体激光器的阈值，以及功率效率，外量子效率和外微分效率，并对三者进行比较；

3、内置四套方波信号或者外加信号直接调制激光器，通过调整不同的静态工作点，和输入信号强度大小不同，观察到截至区，线性区，限流区的信号不同响应（信号畸变，线性无畸变），了解调制工作原理。

[实验仪器]

实验室提供：半导体激光器实验箱（内置三个半导体激光器），示波器，两根电缆线。

[实验原理]

半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生激光的具体过程比较特殊。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。

半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。

半导体激光器具有体积小、效率高等优点，广泛应用于激光通信、印刷制版、光信息处理等方面。