
【计】 threshold current
门限电流(Threshold Current) 是半导体激光器(Laser Diode)领域的关键参数,指激光器从自发辐射跃迁到受激辐射、开始产生激光振荡所需的最小注入电流值。当注入电流低于此值时,器件主要发出非相干的荧光;达到或超过此值时,输出光强急剧增加并呈现激光特性(相干性、方向性、单色性)。
激光产生的临界点
门限电流标志着粒子数反转的建立和光增益克服腔内损耗(如吸收、散射、镜面损耗)的临界状态。此时,激光器的光学增益等于总损耗,谐振腔内的受激辐射过程主导光输出 。
影响器件性能的关键指标
"Threshold Current: The minimum driving current at which the output optical power of a laser diode increases abruptly, corresponding to the onset of lasing." (IEEE Journal of Quantum Electronics)
在《半导体激光器测试方法》(GB/T 3131-2014)中,门限电流被定义为“激光器输出光功率-电流(P-I)特性曲线中,线性区域延长线与电流轴的交点” 。
激光器的输出功率$P$与电流$I$的关系可近似表示为:
$$ P = begin{cases} 0 & I < I{th} etad (I - I{th}) & I geq I{th} end{cases} $$
其中$etad$为微分量子效率,$I{th}$即门限电流 。
"门限电流"在不同领域有特定含义,以下是综合解释:
基础定义 门限电流指电路中允许通过的最大电流阈值。当电流超过该值时,系统可能触发保护机制或造成设备损坏。例如在传感器中,超过门限电流会导致元器件升温甚至永久性毁坏,因此设计中需预留安全余量。
不同应用场景
注:需注意"门限电流"与"极限电流"的区别,前者是保护阈值,后者是破坏阈值。部分文献中可能存在术语混用情况,建议结合具体设备参数手册确认。
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