半导体激光器激光技术的发展历史和现状

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-11-04 02:48    浏览量:

激光技术已成为现代生活中不可替代的技术之一。无论是工业加工,医学美容,光纤通信,还是近年来热门的无人驾驶智能机器人,它都与激光技术密切相关。今天,我们的主角是半导体激光器。小编将带您回顾其发展历史和行业地位。

从理论发展到实验室发展

激光器的起源可以追溯到爱因斯坦在1916年出版的《关于辐射的量子理论》。爱因斯坦首先提出了受激辐射理论,这为将来激光器的发展提供了理论基础。四十年后,物理学家开始关注激光是否可以由半导体材料制成的话题。艾格(Eiger)等人的科学家。提出了许多半导体激光器的想法和可能性。

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经过几年的演示和实验,1962年引入了同质结GaAs半导体激光器。但是,由于同质结半导体激光器的临界电流密度很高,因此在室温下无法实现连续激发激发,因此几乎没有实用性。因此,半导体激光器的研究方向指向“室温下的连续受激激发”。

为了解决高临界电流密度的问题,科学家提出了异质结构半导体激光器的概念,该结构通过在具有不同带隙的半导体材料薄层上形成“结”来有效降低临界电流密度。 1967年,引入了单异质结半导体激光器。与同质结半导体激光器相比,单异质结半导体激光器的临界电流密度已经大大降低,但仍处于较高的位置,未能达到在室温下连续激发激发的目的。然而,不能低估单个异质结半导体激光器的历史地位。所用的异质结构和液相外延技术为下一步的研究提供了重要的理论基础和技术支持。

稳定激发,提高寿命,半导体激光器实用化

异质结构的成功使用为科学家指明了道路。由于单个异质结半导体激光器的临界电流密度仍然很高,双异质结构又如何呢?

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1969年9月,列宁格勒·艾菲研究所(Leningrad Ioffe Institute)发表了双异质半导体激光器(Al x Ga 1-x As--GaAs)的初步结果。 1970年初,贝尔实验室成功降低了双异质半导体激光器的临界电流密度,在室温下实现了连续激发,并宣布引入双异质半导体激光器。同年5月,列宁格勒奥菲研究所还成功实现了室温下双异质半导体激光器的连续受激发射。

在室温下连续激发发射是激光器实用性的第一步。为了解决在室温下可用的问题,有必要考虑在室温下的耐用性问题,并且半导体激光器的研究方向也转向“实现装置的长寿命和稳定性”。

国际研究人员通过不断改善器件结构,逐渐改善了半导体激光器的工作寿命。 1977年,双异质短波长半导体激光器连续工作1 * 10 6小时。从那以后,美国,日本等国家改进了器件的结构,提高了器件的稳定性,减少了损耗等,并开发了具有CDH,BH,TJS,CDH等结构的AlGaAs-GaAs激光器。所有这些都在温室下实现了连续激发。和单模工作。

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