半导体激光器优缺点与驱动方式

半导体激光在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。

早期的半导体激光器激光性能受温度影响大，光束的发散角也 大 （ 一般在几度到 20 度之间 ），所以在方向性、单色性和相干性等方 面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展，目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平，光束质量也有了很大提高，因此世界上大多数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源，半导体激光器用作激光粒度仪的光源时，在控制电路上须采取 恒流和恒温措施，以保证输出功率的稳定。

半导体激光器的优点和缺点

半导体激光器的优点：

是体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低，此外半导体激光器是采用低电压恒流供电方式，电源故障率低、使用安全，维修成本低等。因此应用领域日益扩大。目前，半导体激光器的使用数量居所有激光器之首，某些重要的应用领域过去常用的其他激光器，已逐渐为半导体激光器所取代。它的应用领域包括光存储、激光打印、激光照排、激光测距、条码扫描、工业探测、测试测量仪器、激光显示、医疗仪器、军事、安防、野外探测、建筑类扫平及标线类仪器、激光水平尺及各种标线定位等。

半导体激光器的缺点：

是激光性能受温度影响大，光束的发散角较大（一般在几度到20度之间），所以在方向性、单色性和相干性等方面较差。但随着科学技术的迅速发展，目前半导体激光器的的性能已经达到很高的水平，而且光束质量也有了很大的提高。以半导体激光器为核心的半导体光电子技术在21世纪的信息社会中将取得更大的进展，发挥更大的作用。

半导体激光器的驱动方式

半导体激光器的激励方法通常多采用电流注入形式，当注入电流大于阈值电流Ith时，辐射功率随电流的增加而迅速地增大。因此，可以通过改变半导体激光器的注入电流来调整其输出的光功率。而对半导体激光器进行控制，通常采用自动控制的方法，它包括恒电流控制（ACC），恒功率控制（APC），电压恒定控制（AVC）。

在APC工作方式下，采用光电探测器（PD）接收一小部分激光功率并转化为监测电流，改监测电流经过测电流经过电流/电压转换后，通过APC反馈网络与设定值比较，从而形成闭环负反馈控制。当激光输出功率受温度等因素影响发生变化时，该负反馈可控制光功率使其稳定不变。

AVC是特定场合下简单而又游泳的模式，当要求LD的驱动电压恒定时，可以采用此模式。

在ACC工作方式中，通过电流采样反馈为电流驱动单元提供有源控制，从而是电流漂流最小且使LD输出稳定性最大，与温度控制配合使用效果更好。

现如今常用的半导体激光设备工作用恒流源，主要是应用了场效应管的导通特性以及晶体管的对称连接镜像恒流原理来实现。要得到稳定的输出，必须使注入电流稳定，这就要采用恒流源。

导体激光器工作原理

根据固体的能带理论，半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带，低能量的为价带，两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时，把释放的能量以发光形式辐射出去，这就是载流子的复合发光。

一般所用的半导体材料有两大类，直接带隙材料和间接带隙材料，其中直接带隙半导体材料如GaAs（砷化镓）比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率，发光效率也高得多。

半导体复合发光达到受激发射（即产生激光）的必要条件是：

①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时，占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数，就形成了粒子数反转分布。

②光的谐振腔在半导体激光器中，谐振腔由其两端的镜面组成，称为法布里一珀罗腔。

③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收

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。

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。