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一文看懂半导体激光器发展历程及应用现状
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激光技术已成为现代生活中不可替代的技术之一,不论是工业加工、医疗美容、光纤通信,还是近年来火热的无人驾驶、智能机器人等,都与激光技术息息相关。今天我们主角是半导体激光器,小编将带大家一起回顾它的发展历程及应用现状。从理论发展到实验室研制激光的起源可以追溯到1916年爱因斯坦发布的《关于辐射的量子理论》 一文。爱因斯坦首次提出受激辐射理论,为日后激光的发展提供了理论基础。40年后,关于能否用半导体材料形成激光的话题开始被物理学家注意,艾格瀚等科学家提出了许多半导体激光器的设想及可能。经过几年的论证与实验,同质结GaAs半导体激光器于1962问世。但由于同质结半导体激光器的临界电流密度很高,不能在室温下实现连续受激激发,导致其几乎没有任何实用性。因此半导体激光器的研究方向指向了“实现室温情况下连续受激激发”。为解决临界电流密度高的问题,科学家们提出了异质结构半导体激光器的概念,通过用不同带隙的半导体材料薄层组成“结”,有效地降低了临界电流密度。1967年,单异质结半导体激光器问世。与同质结半导体激光器相比,单异质结半导体激光器临界电流密度有了大幅度的下降,但仍处在一个较高的位置,未能实现室温条件下的连续受激激发的研究目标。尽管如此,单异质结半导体激光器的历史地位也不容轻视,它所使用的异质结结构与液相外延技术,为接下来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,半导体激光器走向实际应用异质结构的成功运用为科学家指明了方向。既然单异质结半导体激光器的临界电流密度仍然偏高,那么双异质结构效果怎么样呢?1969年9月,Leningrad Ioffe研究所发布了双异质半导体激光器(AlxGa1-xAs--GaAs)初步的研究成果。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, 实现了室温条件下的连续受激激发,宣告双异质半导体激光器面世。同年5月,Leningrad Ioffe研究所也成功实现双异质半导体激光器在室温下的连续受激发射。室温下连续受激发射是激光器走向实用性的第一步。解决了室温下可用,就该考虑室温下耐用的问题了,半导体激光器的研究方向也随之转向“实现器件的长寿命与稳定性”。国际科研人员通过不断改进器件结构,逐步提高了半导体激光器的工作寿命,在1977年实现了双异质短波长半导体激光器连续工作1×106个小时。此后,美、日等国就改进器件结构、提高器件稳定性、降低损耗等方面展开研究,研制出CDH、BH、TJS、CDH等结构的AlGaAs—GaAs激光器,均实现了温室下连续受激激发及单模化工作。长寿命光源的出现,为半导体激光器走向实际应用铺平了道路。研究人员发现,半导体激光器的波长与光纤十分相配,非常适宜用于光纤通信,因此半导体激光器搭上了光纤通信的发展列车,在不断进步的同时也推动着光通信行业的发展。(来源:互联网)

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