隨著半導體材料外延生長技術、半導體激光波導結構優(yōu)化技術、腔面鈍化技術、高穩(wěn)定性封裝技術、高效散熱技術水平的不斷提高，全球半導體(二極管)激光器的功率及光束質(zhì)量飛速發(fā)展，集成商和系統(tǒng)安裝及設備供應商正在為二極管激光器提供越來越多的解決方案。下面，跟著光博會一起認識激光技術中的“隱形冠軍”——激光二極管。

　　激光二極管的構造和工作過程

　　激光二極管是上世紀60年代發(fā)明的一種光源半導體激光器，又稱鐳射管(Laser Diode)，通常簡稱為LD。其工作物質(zhì)是半導體，屬于固態(tài)激光器，大部分激光二極管在結構上與一般二極管相似。

　　目前，激光二極管類型主要有單異質(zhì)結(SH)、雙異質(zhì)結(DH)和量子阱(QW)，市場上的產(chǎn)品能提供從紫外光到長波紅外光的各種波長：中心波長由器件結構和半導體材料決定。

　　下面我們就以當前市面上最常見這種激光二極管實物為例，說明一下激光二極管的大致構造情況：

　　激光二極管LASER內(nèi)包括四個部分：

　　第一部分是激光發(fā)射部分(可用LD表示)，它的作用是發(fā)射激光;

　　第二部分是光電二極管，是激光的接收反饋器(可用PD表示)，它的作用是接收、監(jiān)測LD發(fā)出的激光(當然，若不需監(jiān)測LD的輸出，PD部分則可不用)，此外這兩個部分還要一個共用公共電極。因此，通常激光二極管有三個電極;

　　第三部分是玻璃蓋片做的鏡頭，其作用是防塵還有諧振腔的用途;

　　第四部分是金屬外殼，主要固定、屏蔽外界干擾信號和散熱的作用。

　　工作過程

　　激光二極管的工作過程如下圖所示，對VD1來說是正向接法，對VD2來說是反向接法，引腳②接正電位;與VD1串聯(lián)的限流電阻R控制VD1的工作電流 Iop，也就是控制管子的發(fā)光功率;VD2受光后轉換出的光電流Im在串聯(lián)電阻R′上的電壓信號反映出發(fā)射光功率的大小，因此添加反饋控制電路即可達到穩(wěn)定輸出光功率的目的。VD1和VD2封在一個管殼內(nèi)是激光二極管的特點。

　　圖/激光二極管的工作過程
（圖片引用）

　　激光二極管的應用領域

　　從簡單的激光指示器到復雜的量子通信衛(wèi)星，激光二極管無處不在。激光二極管由于具有直進性、微小光斑尺寸 、單色性、高光密度、壽命長、相干性 (coherent) 的這些特點，Laser在計算機上的光盤驅動器、激光打印機中的打印頭、條形碼掃描儀、激光測距、激光醫(yī)療、光纖通信、3D傳感和成像、舞臺燈光、激光手術、激光切割焊接和激光武器等設備中也得到了廣泛應用。

　　單個激光發(fā)射器提供的功率輸出范圍可以從毫瓦到幾瓦。每個激光發(fā)射器既可單獨使用，也能組合成激光二極管條，用于固態(tài)激光器的光泵浦，或集成到激光二極管模組中，滿足各種應用需求。下圖顯示了激光二極管技術在3D傳感和成像領域的典型應用示例，該技術的廣泛采用將徹底改變消費電子和汽車行業(yè)。

　　激光二極管使用注意事項

　　①激光二極管發(fā)射的激光有可能對人眼造成傷害。二極管工作時，嚴禁直接注視其端面，不能透過鏡片直視激光，也不能透過反視鏡觀察激光。

　　②驅動電路在電源通、斷時，要有防止浪涌電流的措施。用示波器測試驅動電路時，要先斷開電源后再連接示波器探頭，若在通電狀態(tài)下操作探頭測試。可能引入浪涌電流損壞激光二極管。

　　③在較高溫度下工作，會增大閥值電流，較低轉化頻率，加速器件的老化。在調(diào)整光輸入量時，要用光功率表檢測，防止超過大額定輸出。

　?、芗す舛O管屬于ESD靜電敏感器件，在人體有良好的情況下才可以拿取，防靜電可以采用防靜電手鐲的方法。

　?、菁す馄鞯妮敵霾ㄩL受工作電流與散熱的影響，要保持良好的散熱條件，降低工作時管芯的溫度。加散熱器防止激光二極管在工作中溫升過高。率表監(jiān)測，防止超過最大額定輸出。

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