1. 半导体激光器工作原理图
半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。它具有体积小、寿命长的特点，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。 由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。 激光器的发光原理 产生激光要满足以下条件： 一、粒子数反转； 二、要有谐振腔，能起到光反馈作用，形成激光振荡；形成形式多样，最简单的是法布里——帕罗谐振腔。 三、产生激光还必须满足阈值条件，也就是增益要大于总的损耗。 （1）满足一定的阀值条件。 为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注人，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值时，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，最后形成激光而连续地输出。 （2）谐振腔，能起到光反馈作用，形成激光振荡。 要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。 对F－P腔（法布里—拍罗腔）半导体激光器可以很方便地利用晶体的与P－N结平面相垂直的自然解理面构成F－P 腔。 （3）增益条件： 建立起激射媒质（有源区）内载流子的反转分布。在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注人必要的载流子来实现，将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。 半导体激光器特性 半导体激光器是以半导体材料为工作物质的一类激光器件。它诞生于1962年，除了具有激光器的共同特点外，还具有以下优点： （1） 体积小，重量轻； （2） 驱动功率和电流较低； （3） 效率高、工作寿命长； （4） 可直接电调制； （5） 易于与各种光电子器件实现光电子集成； （6） 与半导体制造技术兼容；可大批量生产。 由于这些特点，半导体激光器自问世以来得到了世界各国的广泛关注与研究。成为世界上发展最快、应用最广泛、最早走出实验室实现商用化且产值最大的一类激光器。 半导体激光器工作原理 半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。 半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件： （1）要产生足够的 粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数； （2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡； （3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。
2. 半导体激光器基本结构示意图
激光介质可以是气体、液体、固体和半导体，要求存在亚稳态能级为实现粒子数反转之必要条件;现有工作介质近千种，实际是在激光器两端装上两块反射率很高的镜子，一块全反射，一块部分反射，以使激光可透过这块镜子射出，被反射回到工作介质的光继续诱发新的受激发射，光被放大。
因此光在谐振腔内来回振荡造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，从部分反射镜一端输出。
3. 半导体激光器工作原理图片
光纤激光器的工作原理如下： 由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中，由于增益介质为掺稀土元素光纤，因此泵浦光被吸收，吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转，反转后的粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，并形成稳定的激光输出。 光纤激光器的工作原理主要基于光纤激光器的特殊结构。激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成，具体作用如下：
1、增益光纤为产生光子的增益介质。
2、抽运光的作用是作为外部能量使增益介质达到粒子数反转，即泵浦源。
3、光学谐振腔由两个反射镜组成，作用是使光子得到反馈并在工作介质中得到放大。
4. 半导体激光器的工作原理图
半导体激光器工作原理：
半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。
半导体激光器特点：半导体激光器激光器优点是体积小，重量轻，运转可靠，耗电少，效率高等特点。
半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件。其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。
半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器,一般是由GaAS(砷化镓),InAS(砷化铟),Insb(锑化铟)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。
光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励。高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。
在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
5. 半导体激光器工作原理图讲解
半导体激光器的光斑大部分是椭圆形的 光斑椭圆是由于其工作原理造成的 半导体激光器是由电子空穴对在pn结里发生跃迁而产生激光的，所以越靠近pn结中线产生的光子越多，由于现在半导体激光器为降低成本多采用常见的拼接方法，pn结成一字形，所以半导体激光器的光斑成椭圆形。
6. 半导体激光器的原理
激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。
激光工作物质是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光可携式激光器增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓（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。半导体激光器的分类 （1）异质结构激光器 （2）条形结构激光器 （3）GaAIAs/GaAs激光器 （4）InGaAsP/InP激光器 （5）可见光激光器 （6）远红外激光器 （7）动态单模激光器 （8）分布反馈激光器 （9）量子阱激光器 （10）表面发射激光器 （11）微腔激光器7. 半导体激光器的结构图
结构图如下图所示：
氮化镓是一种无机物，化学式GaN，是氮和镓的化合物，是一种直接能隙（direct bandgap）的半导体，自1990年起常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿，硬度很高。氮化镓的能隙很宽，为3.4电子伏特，可以用在高功率、高速的光电元件中，例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管，可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器（Diode-pumped solid-state laser）的条件下，产生紫光（405nm）激光。
