激光二极管

发布时间：2022-09-09 13:39
作者：Ameya360
来源：网络
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    激光二极管包括单异质结（SH）、双异质结（DH）和量子阱（QW）激光二极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低，输出功率高的优点，是市场应用的主流产品。同激光器相比，激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，但其输出功率小（一般小于2mW），线性差、单色性不太好，使其在有线电视系统中的应用受到很大限制，不能传输多频道，高性能模拟信号。在双向光接收机的回传模块中，上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源。

激光二极管

激光二极管的工作原理

    晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

    当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

    当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

    当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

    导电特性

    二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的

    实验说明二极管的正向特性和反向特性。

    1·正向特性

    在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。

    2·反向特性

    在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。激光二极管的注入电流必须大于临界电流密度，才能满足居量反转条件而发出激光。临界电流密度与接面温度有关，并且间接影响效益。高温操作时，临界电流提高，效益降低，甚至损坏组件。

    特色

    当激光二极管注入电流在临界电流密度以下时，发光机制主要是自发放射，光谱分散较广，频宽大约在100到500埃（埃=10-1奈米，原子直径的数量级就是几个埃〉之间。但当电流密度超过临界值时，就开始产生振荡，最后只剩下少数几个模态，而频宽也减小到30埃以下。而且，激光二极管的消耗功率极小，以双异质结构激光为例，最大的额定电压通常低于2伏特，输入电流则在15到100毫安之间，消耗功率往往不到一瓦特，而输出功率达数十毫瓦特以上。

    激光二极管的特色之一，是能直接从电流调制其输出光的强弱。因为输出光功率与输入电流之间多为线性关系，所以激光二极管可以采用模拟或数字电流直接调制输出光的强弱，省掉昂贵的调制器，使二极管的应用更加经济实惠。

激光二极管的注意事项

    1.激光二极管发射的激光有可能对人眼造成伤害。二极管工作时，严禁直接注视其端面，不能透过镜片直视激光，也不能透过反视镜观察激光。

    2.器件需要合适的驱动电源，瞬时反向电流不能超过2uA，反向电压不得超过3V,否则会损坏器件。驱动电源子在电源通断时，要防止浪涌电流的措施。用示波器测试驱动电路时，要先断开电源再连接示波器探头，若在通电情况下测试探头，可能引用浪涌电流损坏器件。

    3.器件应存放或工作于干净的环境中。

    4.在较高温度下工作，会增大阀值电流，较低转化频率，加速器件的老化。在调整光输入量时，要用光功率表检测，防止超过大额定输出。

    5.输出功率高于指定参数工作，会加速元件老化。

    6.机器需要充分散热或在制冷条件下使用，激光二极管的温度严格控制在20度以下，保证寿命。

    7.二极管属于静电敏感器件，在人体有良好的情况下才可以拿取，防静电可以采用防静电手镯的方法。

    8.激光器的输出波长受工作电流与散热的影响，要保持良好的散热条件，降低工作时管芯的温度。加散热器防止激光二极管在工作中温升过高。

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