激光二極管原理

　　導(dǎo)讀：激光筆、激光電筒、激光打印機等關(guān)于激光類的產(chǎn)品都少不了激光二極管的存在，那么激光二極管是如何工作的呢?和普通光電二極管又有什么區(qū)別呢?接下來本文將疑惑揭曉。

激光二極管原理——關(guān)于激光

　　在講述激光二極管之前，首先要了解受激輻射。在光輻射中存在三種輻射過程，

　?、?處于高能態(tài)的粒子自發(fā)向低能態(tài)躍遷，稱之為自發(fā)輻射;

　　Ⅱ:是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，稱之為受激輻射;

　?、?是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收。

　　自發(fā)輻射:即使是兩個同時從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子，它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同，但受激輻射就不同，當(dāng)位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。

　　在激光器中，發(fā)生的輻射就是受激輻射，它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。

　　任何的受激發(fā)光系統(tǒng)中即有受激輻射，也有受激吸收。只有受激輻射占優(yōu)勢，才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢，只有粒子的平衡態(tài)被打破，使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為離子數(shù)反轉(zhuǎn))，才能發(fā)出激光。

激光二極管原理——結(jié)構(gòu)

　　激光二極管的物理結(jié)構(gòu)是在發(fā)光二極管的結(jié)間安置一層具有光活性的半導(dǎo)體，其端面經(jīng)過拋光后具有部分反射功能，因而形成一光諧振腔。

　　在正向偏置的情況下，LED結(jié)發(fā)射出光來并與光諧振腔相互作用，從而進(jìn)一步激勵從結(jié)上發(fā)射出單波長的光，這種光的物理性質(zhì)與材料有關(guān)。

激光二極管原理——工作原理

　　晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建激光二極管電場。

　　當(dāng)不存在外加電壓時，由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

　　當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。

　　當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。

　　當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

激光二極管原理——如何檢測

　　Ⅰ：阻值測量法：拆下激光二極管，用萬用表R×1k或R×10k檔測量其正、反向電阻值。正常時，正向電阻值為20~40kΩ之間，反向電阻值為∞(無窮大)。若測得正向電阻值已超過50kΩ，則說明激光二極管的性能已下降。若測得的正向電阻值大于90kΩ，則說明該二極管已嚴(yán)重老化，不能再使用了。

　?、颍弘娏鳒y量法：用萬用表測量激光二極管驅(qū)動電路中負(fù)載電阻兩端的電壓降，再根據(jù)歐姆定律估算出流過該管的電流值，當(dāng)電流超過100mA時，若調(diào)節(jié)激光功率電位器，而電流無明顯的變化，則可判斷激光二極管嚴(yán)重老化。若電流劇增而失控，則說明激光二極管的光學(xué)諧振腔已損壞。

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