三、半導(dǎo)體激光器的發(fā)展歷史

20 世紀(jì)60年代初期的半導(dǎo)體激光器是同質(zhì)結(jié)型激光器，它是在一種材料上制作的 pn 結(jié)二極管。在正向大電流注入下電子不斷地向 p區(qū)注入，空穴不斷地向n區(qū)注入。于是 ，在原來(lái)的pn結(jié)耗盡區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了載流子分布的反轉(zhuǎn)， 由于電子的遷移速度比空穴的遷移速度快， 在有源區(qū)發(fā)生輻射、復(fù)合，發(fā)射出熒光，在一定的條件下發(fā)生激光 ，這是一種只能以脈沖形式工作的半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器發(fā)展的第二階段是異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器， 它是由兩種不同帶隙的半導(dǎo)體材料薄層 ，如GaAs， GaAlAs 所組成， 最先出現(xiàn)的是單異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器(1969 年)。單異質(zhì)結(jié)注入型激光器(SHLD)GaAsP -N 結(jié)的 p 區(qū)之內(nèi) ，以此來(lái)降低閥值電流密度， 其數(shù)值比同質(zhì)結(jié)激光器降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)， 但單異質(zhì)結(jié)激光器仍不能在室溫下連續(xù)工作 。

從20世紀(jì)70年代末開始，半導(dǎo)體激光器明顯向著兩個(gè)方向發(fā)展 ， 一類是以傳遞信息為目的的信息型激光器，另一類是以提高光功率為目的的功率型激光器 。在泵浦固體激光器等應(yīng)用的推動(dòng)下，高功率半導(dǎo)體激光器(連續(xù)輸出功率在100mw以上，脈沖輸出功率在 5W 以上，均可稱之謂高功率半導(dǎo)體激光器)。

在 20 世紀(jì)90年代取得了突破性進(jìn)展，其標(biāo)志是半導(dǎo)體激光器的輸出功率顯著增加，國(guó)外千瓦級(jí)的高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)商品化，國(guó)內(nèi)樣品器件輸出已達(dá)到 600W。如果從激光波段的被擴(kuò)展的角度來(lái)看，先是紅外半導(dǎo)體激光器，接著是 670nm 紅光半導(dǎo)體激光器大量進(jìn)入應(yīng)用，接著，波長(zhǎng)為650nm、635nm的問(wèn)世 ，藍(lán)綠光、藍(lán)光半導(dǎo)體激光器也相繼研制成功，10mW 量級(jí)的紫光乃至紫外光半導(dǎo)體激光器，也在加緊研制中。20世紀(jì)90年代末，面發(fā)射激光器和垂直腔面發(fā)射激光器得到了迅速的發(fā)展，且已考慮了在超并行光電子學(xué)中的多種應(yīng)用。980nm、850nm和780nm的器件在光學(xué)系統(tǒng)中已經(jīng)實(shí)用化。目前，垂直腔面發(fā)射激光器已用于千兆位以太網(wǎng)的高速網(wǎng)絡(luò)。

四、半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用

半導(dǎo)體激光器是成熟較早、進(jìn)展較快的一類激光器 ，由于它的波長(zhǎng)范圍寬， 制作簡(jiǎn)單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小 、重量輕、壽命長(zhǎng)，因此，品種發(fā)展快，應(yīng)用范圍廣，目前已超過(guò)300種 。

1、在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用

1）光纖通信。半導(dǎo)體激光器是光纖通信系統(tǒng)的唯一實(shí)用化光源，光纖通信已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。

2) 光盤存取。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于光盤存儲(chǔ)器，其最大優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)的聲音、文字和圖象信息量很大。采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高光盤的存儲(chǔ)密。

3) 光譜分析。遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于環(huán)境氣體分析，監(jiān)測(cè)大氣污染、汽車尾氣等。在工業(yè)上可用來(lái) 監(jiān)測(cè)氣相淀積的工藝過(guò)程。

4) 光信息處理。半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于光信息理系統(tǒng)。表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器 二 維陣列是光并行處理系統(tǒng)的理想光源，將用于計(jì)算機(jī)和光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

5) 激光微細(xì)工。借助于Q開關(guān)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的高能量超短光沖，可對(duì)集成電路進(jìn)行切 割、打孔等。

6) 激光報(bào)警器。半導(dǎo)體激光報(bào)警器用途 甚廣，包括防盜報(bào)警、水位報(bào)警、車距 報(bào)警等。

7) 激光打印機(jī)。高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于激光打印機(jī)。采用藍(lán)、綠激光 能 夠大大提高打印速度和分辨 率。

8) 激光條碼掃描器。半導(dǎo)體激光條碼掃描器已經(jīng)廣泛用于商品的銷售，以及 圖書和檔案的管理。

9) 泵浦固體激光器。這是高功率半導(dǎo)體激光器的一個(gè)重要應(yīng)用，采用它來(lái)取代原來(lái)的氛燈，可以構(gòu)成全固態(tài)激光系統(tǒng)。

10) 高清晰度激光電視。不久的將來(lái)，沒(méi)有陰極射線管的半導(dǎo)體激光電視機(jī)可以 投放市場(chǎng)，它利用紅、藍(lán)、綠三色激光，估計(jì)其耗電量比現(xiàn)有的電視機(jī)低20%。

2、在醫(yī)療和生命科學(xué)研究方面的應(yīng)用