激光二極管的基礎(chǔ)知識(shí)
什么是激光二極管?
激光二極管是利用半導(dǎo)體復(fù)合來(lái)發(fā)光的光。
復(fù)合發(fā)光是指電子在與缺失電子的空穴(空穴)交匯處相遇,它們之間多余的能量轉(zhuǎn)化為光并發(fā)出光。
激光二極管的光是一種具有單波長(zhǎng)且相位對(duì)齊的激光,也稱為半導(dǎo)體激光器,寫作LD。 激光半導(dǎo)體光的顏色由半導(dǎo)體的組成元素決定。 例如,InGaN是紫外到綠色(380~540nm),AlGaInP是紅色(620~700nm),InGaAsP是紅外光。 每個(gè)底物分別為“GaN”(InGaN)、“GaAs”(AlGaInP)和“InP”(InGaAsP)。
LED發(fā)射光的方式與半導(dǎo)體激光器相同,但與半導(dǎo)體激光器相比,光的相位和波長(zhǎng)寬度存在差異。 換句話說(shuō),與發(fā)光二極管(LED)不同,半導(dǎo)體激光器基于一種稱為“受激發(fā)射”的原理發(fā)射光,使其能夠發(fā)射強(qiáng)且相位良好的光。
激光二極管的應(yīng)用
激光二極管廣泛應(yīng)用于消費(fèi)設(shè)備中。 原因是規(guī)模小且可大規(guī)模生產(chǎn),因此生產(chǎn)成本較低。
在信息設(shè)備中,它用于光驅(qū)(如CD、DVD和藍(lán)光)、復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)以及使用光纖的通信設(shè)備。 此外,高功率產(chǎn)品也應(yīng)用于激光標(biāo)記器和激光加工機(jī)。
此外,它還被用作激光筆,用來(lái)指向測(cè)量設(shè)備和物體,利用激光光難以擴(kuò)散且能傳達(dá)很遠(yuǎn)距離的特性,并因低功率紅半導(dǎo)體激光元件的微型化和低成本而廣受歡迎。
激光二極管的原理
激光二極管在施加電壓時(shí)會(huì)發(fā)光,使電子與空穴(電子未被漏接的空穴)重新結(jié)合。
此時(shí),發(fā)射的光子被觸發(fā),另一個(gè)電子也通過(guò)與空穴一個(gè)接一個(gè)地復(fù)合發(fā)射光子,使產(chǎn)生的光變成相同相位和相同波長(zhǎng)的光。 由于光的波長(zhǎng)始終保持恒定,它被用于需要恒定光量的場(chǎng)合,如條碼閱讀器、激光筆和光纖通信。
關(guān)于激光二極管的其他信息
1. 激光二極管規(guī)格
為了理解激光二極管的規(guī)格,我們使用L/I曲線。 通過(guò)使用該曲線,可以記錄輸出光強(qiáng)時(shí)所提供的驅(qū)動(dòng)電流。
該曲線用于確定激光器的工作點(diǎn)(額定發(fā)射功率下的驅(qū)動(dòng)電流)和閾值電流(激光振蕩啟動(dòng)電流),也用于確定在給定電流下獲得高功率所需的電流。
閱讀這張圖表明,光輸出高度依賴溫度,隨著溫度升高,激光特性也會(huì)降低。 這使得通過(guò)引入L/I曲線,可以可視化和估算激光二極管的效率。
2. 激光二極管與發(fā)光二極管的區(qū)別
發(fā)光二極管的特征是徑向擴(kuò)散,因?yàn)楣獾南辔徊粚?duì)齊。 另一方面,激光二極管是線性光束,因?yàn)樗鼈兪峭嗟摹?/p>
發(fā)光二極管的發(fā)光層面積較寬,因此很難進(jìn)入核心系統(tǒng)中的細(xì)小纖維。 另一方面,激光二極管的發(fā)光層較窄,但容易入射到帶芯的小型光纖上。
在激光二極管中,發(fā)射的光子通過(guò)施加電壓使空穴和電子復(fù)合而被觸發(fā),同時(shí)又會(huì)有另一個(gè)電子與空穴依次復(fù)合,從而發(fā)射光子(受激發(fā)射)。 為此目的產(chǎn)生的光是相位和波長(zhǎng)相同的光。 另一方面,發(fā)光二極管產(chǎn)生的光是具有不同相位和波長(zhǎng)的各種光。
3. 激光二極管的壽命
激光二極管的平均壽命取決于工作環(huán)境(工作溫度、靜電和電源浪涌),通常稱為10,000小時(shí)。 這里我們描述了影響平均壽命的操作環(huán)境因素中的操作溫度。
首先,據(jù)說(shuō)工作溫度會(huì)升高10°C以使壽命減半,如果溫度持續(xù)上升超過(guò)最大工作溫度,激光二極管損壞和長(zhǎng)期性能下降的可能性會(huì)增加。 因此,建議使用散熱片(輻射板)來(lái)從產(chǎn)品內(nèi)部散熱,以盡量避免熱量產(chǎn)生的影響。
相關(guān)產(chǎn)品
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