可见光半导体激光器
可见光半导体激光器
可见光半导体激光器是一种输出光波长在可见光范围内的半导体激光器,其波长通常在400至700纳米之间。这类激光器因其独特的可见特性,在多个领域有着广泛的应用,包括作为彩色显示器光源、光存贮设备的读取和写入、激光打印、激光印刷、高密度光盘存储系统、条码读出器以及固体激光器的泵浦源等。
原理基础
可见光
可见光是指人眼能够感知的电磁波谱的一部分,其波长范围大致在400至700纳米之间。然而,不同人的视觉感受可能略有差异,有些人甚至能够感知到波长稍短于380纳米或稍长于780纳米的电磁波。人眼最敏感的光波长大约为555纳米,位于绿色光区。此外,可见光的范围也受到地球大气层的影响,因为大气层对大多数电磁波辐射并不透明,除了可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等。
半导体激光器
半导体激光器是一种使用特定半导体材料作为工作物质,通过受激发射作用产生激光的器件。其基本原理是在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间实现非平衡载流子的粒子数反转,从而在电子与空穴复合过程中产生受激发射。常见的激励方式包括电注入式、光泵式和高能电子束激励式。其中,电注入式的半导体激光器通常是使用砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)等材料制成的半导体面结型二极管,通过正向偏压注入电流来激励。光泵式则常使用N型或P型半导体单晶,如GaAs、InAs、InSb等,借助其他激光器的激光作为光泵激励。高能电子束激励式则是使用N型或P型半导体单晶,如PbS、CdS、ZnO等,通过外部注入高能电子束来进行激励。在这些半导体激光器中,性能优异且应用广泛的是一些具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
波长控制
半导体光电器件的工作波长与其使用的半导体材料密切相关。半导体材料中的导带和价带分别允许电子和空穴自由移动,两者之间有一条禁带。当电子吸收光能量跃迁至导带,随后返回价带释放能量时,就会发生光电转化。半导体材料的禁带宽度决定了光电器件的工作波长。随着材料科学的进步,人们可以通过能带工程精细调整半导体材料的能带结构,使其能够满足不同的需求,并拓展光电器件的工作波长范围。
应用领域
水下通信
可见光半导体激光器中的蓝、绿光激光在海水中的传输损耗较低,尤其是在深度达到100米时,其损耗比其他波长的光低约20dB。同时,蓝、绿光在水中的穿透深度可达600米,这使得它们非常适合用于海底通信和深水探测。
信息储存
自NaKamura成功研制出GaInN/GaN蓝光激光器以来,可见光半导体激光器在光盘系统中得到广泛应用,如CD播放器、DVD系统和高密度光存储器。可见光面发射激光器在光盘、打印机、显示器等领域发挥着重要作用,尤其是红光、绿光和蓝光面发射激光器的应用更为普遍。蓝绿光半导体激光器还被用于激光打印、高密度信息读写、深水探测,并在大屏幕彩色显示和高清晰度彩色电视机中有所应用。
医学应用
医学监测和诊断
- 激光多普勒技术
- 激光共焦扫描显微镜
- 激光全息技术
临床生物效应应用
- 组织焊接
- 组织切割
- 照射、理疗
参考资料
可见光激光器.腾讯云.2024-11-04
目录
概述
原理基础
可见光
半导体激光器
波长控制
应用领域
水下通信
信息储存
医学应用
医学监测和诊断
临床生物效应应用
参考资料