什么是激光二极管（Laser Diode）？

什么是激光二极管？

激光二极管是一种半导体设备，它将电能直接转换为一束聚焦的光。它类似于LED（发光二极管），但更有针对性。LASER一词代表受激辐射的光放大。激光二极管可以发射从红外线到紫外线光谱的光束。激光二极管是光纤通信、CD/DVD阅读/记录、激光扫描、激光打印和条形码阅读器应用的理想选择。

图1：激光二极管

在激光二极管中，通常有两层掺杂的砷化镓，形成一个PN结。在P端有一个部分反射的表面，在另一端（N）有一个高反射的表面。P端有一个外部引线，被称为阳极，N端有一个外部引线，被称为阴极。P型和N型半导体之间的内在非掺杂活性区域负责电子和空穴的重新组合，从而产生更好的输出功率。一个额外的PIN光电二极管也被放置在激光二极管芯片上，以监测激光二极管的输出并减少对腔体的反向反射。

激光二极管是如何工作的？

图2：受激发射

当一个激光二极管被正向偏压时，电子和空穴在PN结中发生重组。在重组过程中，位于N区传导带中的电子（高能级）落入P区的价带（低能级），从而以光子的形式释放能量。现在，这些发射的光子在反射面之间来回反射，并撞击其他原子，导致更多的重组，并释放出更多相同相位的光子（刺激发射）。当光子的活动在某一点上变得如此强烈时，一束强烈的激光就会从二极管的部分反射表面射出。这种激光的特性是相干的，即所有发射的光子具有相同的频率和相位。

在具有单一频率的非相干光中（例如，白炽灯），光的相位有偏差。但是，在相干光中（例如，激光），光具有相同的频率和相位。

图3：了解相干光和非相干光

图4：激光二极管的P-I特性

用于制造的材料

用于制造激光二极管的直接带隙半导体材料的选择决定了所发射光束的波长。例如，InGaN（硝酸镓铟）将发出波长为405纳米（可见光）的光束。InGaAsP（磷化镓铟）将发出波长为1654纳米（红外线）的光束。

激光二极管的类型

双重异质结构的激光二极管。
量子阱激光二极管。
量子级联激光二极管。
带间级联激光二极管。
分布式布拉格反射激光二极管（DBR）。
分布式反馈激光器二极管。
垂直腔表面发射激光二极管（VCSEL）。
垂直外腔表面发射激光二极管（VECSEL）。
外腔二极管激光器。
分离式密闭异质结构激光二极管。