激光二極管原理

　　導讀：激光筆、激光電筒、激光打印機等關于激光類的產(chǎn)品都少不了激光二極管的存在，那么激光二極管是如何工作的呢?和普通光電二極管又有什么區(qū)別呢?接下來本文將疑惑揭曉。

激光二極管原理——關于激光

　　在講述激光二極管之前，首先要了解受激輻射。在光輻射中存在三種輻射過程，

　　Ⅰ:處于高能態(tài)的粒子自發(fā)向低能態(tài)躍遷，稱之為自發(fā)輻射;

　?、?是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，稱之為受激輻射;

　?、?是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收。

　　自發(fā)輻射:即使是兩個同時從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子，它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同，但受激輻射就不同，當位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。

　　在激光器中，發(fā)生的輻射就是受激輻射，它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。

　　任何的受激發(fā)光系統(tǒng)中即有受激輻射，也有受激吸收。只有受激輻射占優(yōu)勢，才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢，只有粒子的平衡態(tài)被打破，使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為離子數(shù)反轉)，才能發(fā)出激光。

激光二極管原理——結構

　　激光二極管的物理結構是在發(fā)光二極管的結間安置一層具有光活性的半導體，其端面經(jīng)過拋光后具有部分反射功能，因而形成一光諧振腔。

　　在正向偏置的情況下，LED結發(fā)射出光來并與光諧振腔相互作用，從而進一步激勵從結上發(fā)射出單波長的光，這種光的物理性質與材料有關。

激光二極管原理——工作原理

　　晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建激光二極管電場。

　　當不存在外加電壓時，由于p-n結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

　　當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。

　　當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。

　　當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

激光二極管原理——如何檢測

　?、瘢鹤柚禍y量法：拆下激光二極管，用萬用表R×1k或R×10k檔測量其正、反向電阻值。正常時，正向電阻值為20~40kΩ之間，反向電阻值為∞(無窮大)。若測得正向電阻值已超過50kΩ，則說明激光二極管的性能已下降。若測得的正向電阻值大于90kΩ，則說明該二極管已嚴重老化，不能再使用了。

　?、颍弘娏鳒y量法：用萬用表測量激光二極管驅動電路中負載電阻兩端的電壓降，再根據(jù)歐姆定律估算出流過該管的電流值，當電流超過100mA時，若調節(jié)激光功率電位器，而電流無明顯的變化，則可判斷激光二極管嚴重老化。若電流劇增而失控，則說明激光二極管的光學諧振腔已損壞。

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