隨著半導(dǎo)體材料外延生長技術(shù)、半導(dǎo)體激光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、腔面鈍化技術(shù)、高穩(wěn)定性封裝技術(shù)、高效散熱技術(shù)水平的不斷提高，全球半導(dǎo)體(二極管)激光器的功率及光束質(zhì)量飛速發(fā)展，集成商和系統(tǒng)安裝及設(shè)備供應(yīng)商正在為二極管激光器提供越來越多的解決方案。下面，跟著光博會(huì)一起認(rèn)識(shí)激光技術(shù)中的“隱形冠軍”——激光二極管。

　　激光二極管的構(gòu)造和工作過程

　　激光二極管是上世紀(jì)60年代發(fā)明的一種光源半導(dǎo)體激光器，又稱鐳射管(Laser Diode)，通常簡稱為LD。其工作物質(zhì)是半導(dǎo)體，屬于固態(tài)激光器，大部分激光二極管在結(jié)構(gòu)上與一般二極管相似。

　　目前，激光二極管類型主要有單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)，市場上的產(chǎn)品能提供從紫外光到長波紅外光的各種波長：中心波長由器件結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體材料決定。

　　下面我們就以當(dāng)前市面上最常見這種激光二極管實(shí)物為例，說明一下激光二極管的大致構(gòu)造情況：

　　激光二極管LASER內(nèi)包括四個(gè)部分：

　　第一部分是激光發(fā)射部分(可用LD表示)，它的作用是發(fā)射激光;

　　第二部分是光電二極管，是激光的接收反饋器(可用PD表示)，它的作用是接收、監(jiān)測LD發(fā)出的激光(當(dāng)然，若不需監(jiān)測LD的輸出，PD部分則可不用)，此外這兩個(gè)部分還要一個(gè)共用公共電極。因此，通常激光二極管有三個(gè)電極;

　　第三部分是玻璃蓋片做的鏡頭，其作用是防塵還有諧振腔的用途;

　　第四部分是金屬外殼，主要固定、屏蔽外界干擾信號(hào)和散熱的作用。

　　工作過程

　　激光二極管的工作過程如下圖所示，對(duì)VD1來說是正向接法，對(duì)VD2來說是反向接法，引腳②接正電位;與VD1串聯(lián)的限流電阻R控制VD1的工作電流 Iop，也就是控制管子的發(fā)光功率;VD2受光后轉(zhuǎn)換出的光電流Im在串聯(lián)電阻R′上的電壓信號(hào)反映出發(fā)射光功率的大小，因此添加反饋控制電路即可達(dá)到穩(wěn)定輸出光功率的目的。VD1和VD2封在一個(gè)管殼內(nèi)是激光二極管的特點(diǎn)。

　　圖/激光二極管的工作過程
（圖片引用）

　　激光二極管的應(yīng)用領(lǐng)域

　　從簡單的激光指示器到復(fù)雜的量子通信衛(wèi)星，激光二極管無處不在。激光二極管由于具有直進(jìn)性、微小光斑尺寸 、單色性、高光密度、壽命長、相干性 (coherent) 的這些特點(diǎn)，Laser在計(jì)算機(jī)上的光盤驅(qū)動(dòng)器、激光打印機(jī)中的打印頭、條形碼掃描儀、激光測距、激光醫(yī)療、光纖通信、3D傳感和成像、舞臺(tái)燈光、激光手術(shù)、激光切割焊接和激光武器等設(shè)備中也得到了廣泛應(yīng)用。

　　單個(gè)激光發(fā)射器提供的功率輸出范圍可以從毫瓦到幾瓦。每個(gè)激光發(fā)射器既可單獨(dú)使用，也能組合成激光二極管條，用于固態(tài)激光器的光泵浦，或集成到激光二極管模組中，滿足各種應(yīng)用需求。下圖顯示了激光二極管技術(shù)在3D傳感和成像領(lǐng)域的典型應(yīng)用示例，該技術(shù)的廣泛采用將徹底改變消費(fèi)電子和汽車行業(yè)。

　　激光二極管使用注意事項(xiàng)

　　①激光二極管發(fā)射的激光有可能對(duì)人眼造成傷害。二極管工作時(shí)，嚴(yán)禁直接注視其端面，不能透過鏡片直視激光，也不能透過反視鏡觀察激光。

　　②驅(qū)動(dòng)電路在電源通、斷時(shí)，要有防止浪涌電流的措施。用示波器測試驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，要先斷開電源后再連接示波器探頭，若在通電狀態(tài)下操作探頭測試。可能引入浪涌電流損壞激光二極管。

　　③在較高溫度下工作，會(huì)增大閥值電流，較低轉(zhuǎn)化頻率，加速器件的老化。在調(diào)整光輸入量時(shí)，要用光功率表檢測，防止超過大額定輸出。

　?、芗す舛O管屬于ESD靜電敏感器件，在人體有良好的情況下才可以拿取，防靜電可以采用防靜電手鐲的方法。

　　⑤激光器的輸出波長受工作電流與散熱的影響，要保持良好的散熱條件，降低工作時(shí)管芯的溫度。加散熱器防止激光二極管在工作中溫升過高。率表監(jiān)測，防止超過最大額定輸出。

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