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激光二极管参数与原理及使用
编辑:admin 添加时间:2018-12-17

【用处 使用】

【功能 参数】

 

 一、激光的发作机理
  在讲激光发作机理之前,先讲一下受激辐射。在光辐射中存在三种辐射进程,

激光二极管原理及使用

  一时处于高能态的粒子在外来光的激起下向低能态跃迁,称之为自发辐射;
  二是处于高能态的粒子在外来光的激起下向低能态跃迁,称之为受激辐射;
  三是处于低能态的粒子吸收外来光的能量向高能态跃迁称之为受激吸收。
  自发辐射,即使是两个一起从某一高能态向低能态跃迁的粒子,它们宣布光的相位、偏振状况、发射方向也或许不同,但受激辐射就不同,当坐落高能态的粒子在外来光子的激起下向低能态跃迁,宣布在频率、相位、偏振状况等方面与外来光子彻底相同的光。在激光器中,发作的辐射就是受激辐射,它宣布的激光在频率、相位、偏振状况等方面彻底相同。任何的受激起光体系,即有受激辐射,也有受激吸收,只要受激辐射占优势,才干把外来光扩大而宣布激光。而一般光源中都是受激吸收占优势,只要粒子的平衡态被打破,使高能态的粒子数大于低能态的粒子数(这样状况称为离子数回转),才干宣布激光。
  发作激光的三个条件是:完成粒子数回转、满意阈值条件和谐振条件。发作光的受激起射的首要条件是粒子数回转,在半导体中就是要把价带内的电子抽运到导带。为了取得离子数回转,一般选用重掺杂的P型和N型材料构成PN结,这样,在外加电压作用下,在结区邻近就呈现了离子数回转—在高费米能级EFC以下导带中贮存着电子,而在低费米能级EFV以上的价带中贮存着空穴。完成粒子数回转是发作激光的必要条件,但不是充分条件。要发作激光,还要有损耗极小的谐振腔,谐振腔的首要部分是两个相互平行的反射镜,激活物质所宣布的受激辐射光在两个反射镜之间来回反射,不断引起新的受激辐射,使其不断被扩大。只要受激辐射扩大的增益大于激光器内的各种损耗,即满意必定的阈值条件:
P1P2exp(2G - 2A) ≥ 1
(P1、P2是两个反射镜的反射率,G是激活介质的增益系数,A是介质的损耗系数,exp为常数),才干输出安稳的激光,另一方面,激光在谐振腔内来回反射,只要这些光束两两之间在输出端的相位差Δф =2qπ q=1、2、3、4。。。。时,才干在输出端发作加强干与,输出安稳激光。设谐振腔的长度为L,激活介质的折射率为N,则
Δф=(2π/λ)2NL=4πN(Lf/c)=2qπ,
上式可化为f=qc/2NL该式称为谐振条件,它标明谐振腔长度L和折射率N断定今后,只要某些特定频率的光才干构成光振动,输出安稳的激光。这说明谐振腔对输出的激光有必定的选频作用。