半导体激光英文解释翻译、半导体激光的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 semiconductor laser

分词翻译：

半导体的英语翻译：

semiconductor
【计】 quasi-conductor; SC
【化】 semiconductor
【医】 semiconductor

激光的英语翻译：

laser
【化】 laser
【医】 laser

专业解析

半导体激光（Semiconductor Laser），又称激光二极管（Laser Diode, LD），是一种利用半导体材料作为增益介质产生激光的器件。其核心工作原理是半导体材料（通常是III-V族化合物，如砷化镓GaAs、磷化铟InP等）在电流注入或光泵浦下，发生粒子数反转，当受激辐射超过损耗时，在光学谐振腔（通常由晶体的自然解理面构成法布里-珀罗腔）内产生并放大特定波长的相干光输出。

详细解释：

基本结构与原理：
- 核心结构是一个PN结。当正向偏压施加到PN结上时，电子和空穴分别从N区和P区注入到结区的有源层（Active Layer）内复合。
- 复合过程释放能量，部分以光子的形式发射（自发辐射）。
- 在由半导体晶体的两个平行解理端面构成的法布里-珀罗谐振腔内，特定波长的光子在腔内来回反射。当注入电流足够大，使得有源层内实现粒子数反转（即处于高能级的电子数多于低能级），且光增益大于腔内的各种损耗（吸收、散射、端面输出等）时，受激辐射过程占主导地位，产生具有高度方向性、单色性好、相干性强的激光输出。
关键特性：
- 波长范围广：通过改变半导体材料的组分（如GaAs, InGaAs, GaN, AlGaInP等），输出波长可覆盖从紫外到远红外（约375nm至2000nm以上）的广阔范围。
- 效率高：电光转换效率较高（通常在10%-50%以上）。
- 体积小、重量轻：结构紧凑，易于集成。
- 寿命长、可靠性高：现代半导体激光器寿命可达数万至数十万小时。
- 调制速度快：可通过直接调制注入电流实现GHz量级的高速调制，适用于光通信。
- 工作电流/电压低：通常只需较低的驱动电流和电压。
主要类型：
- 法布里-珀罗激光二极管：最基本的结构。
- 分布反馈激光器：在谐振腔内引入光栅结构，实现单纵模输出，线宽窄。
- 分布布拉格反射镜激光器：使用光栅作为反射镜。
- 垂直腔面发射激光器：激光垂直于芯片表面发射，易于二维阵列集成。
- 量子阱激光器：有源区为量子阱结构，阈值电流低，效率高。
- 量子点激光器：有源区为量子点，性能潜力更大。
应用领域：
- 光通信：光纤通信系统的核心光源。
- 数据存储： CD, DVD, Blu-ray等光盘读写头。
- 激光打印与复印：激光打印机、复印机的光源。
- 条码扫描：超市、仓库等使用的条码/二维码扫描器。
- 激光指示器：教学、演示用激光笔。
- 材料加工：低功率的切割、打标、焊接（如塑料焊接）。
- 医疗：激光医疗设备（如眼科手术、皮肤治疗）、诊断仪器光源。
- 传感：激光测距、气体传感、速度传感等。
- 显示：激光投影、微型投影仪光源。
- 泵浦源：用于泵浦固体激光器、光纤激光器。

英文对应术语：

半导体激光: Semiconductor Laser
激光二极管: Laser Diode (LD)
粒子数反转: Population Inversion
受激辐射: Stimulated Emission
自发辐射: Spontaneous Emission
光学谐振腔: Optical Cavity / Resonator
法布里-珀罗腔: Fabry-Perot Cavity
有源层: Active Layer
正向偏压: Forward Bias
阈值电流: Threshold Current
量子阱激光器: Quantum Well Laser
垂直腔面发射激光器: Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL)
分布反馈激光器: Distributed Feedback Laser (DFB Laser)
分布布拉格反射镜激光器: Distributed Bragg Reflector Laser (DBR Laser)

公式补充：激光振荡的阈值条件（增益等于损耗）可表示为： $$ g_{th} = alpha_i + frac{1}{2L} ln left( frac{1}{R_1 R_2} right) $$ 其中：

$g_{th}$ 是阈值增益系数，
$alpha_i$ 是内部损耗系数，
$L$ 是谐振腔长度，
$R_1$, $R_2$ 是两个腔镜的反射率。

参考来源：

《激光原理》 (周炳琨等编著) - 经典教材，系统阐述激光原理，包含半导体激光器章节。
《半导体激光器基础》 (黄德修编著) - 专门介绍半导体激光器的原理、结构、特性与应用。
《Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices》 (S. O. Kasap) - 国际经典教材，涵盖光电子器件原理，包括半导体激光器。
IEEE Photonics Society - 国际权威光电专业组织，其期刊（如 IEEE Journal of Quantum Electronics, IEEE Photonics Technology Letters）和会议发布最新半导体激光器研究成果。

网络扩展解释

半导体激光是以半导体材料为工作介质，通过电子能带间跃迁产生受激辐射的相干光输出技术。以下是其核心要点：

一、基本概念与原理

定义
半导体激光器（Laser Diode）利用半导体材料的P-N结结构，在正向偏压下注入载流子，通过受激辐射实现光放大。其核心构造包括双异质结、有源层和谐振腔，材料多为镓（Ga）、砷（As）、铟（In）、磷（P）等化合物（如GaAs、InP）。
工作原理
满足三个基本条件：
- 增益条件：载流子在导带与价带间形成反转分布，通过电子-空穴复合释放光子。
- 谐振反馈：利用半导体晶体的解理面构成反射镜，形成光学谐振腔，使光振荡放大。
- 阈值条件：注入电流达到临界值，使增益克服损耗，输出稳定激光。

二、结构与技术特点

典型结构
- 双异质结设计：金属包层夹持发光层（有源层），限制载流子和光子扩散，提升效率。
- 条状谐振腔：控制光束发散角，快轴（垂直芯片）发散角大于慢轴（平行芯片），需特殊光学整形。
技术优势
- 小型高效：体积小、电光转换效率高（30%~70%），适合集成化应用。
- 长寿命：工作寿命达10万小时以上，可靠性强。
- 波长灵活：通过材料组合（如GaAlAs）和合束技术，可覆盖紫外至红外波段。

三、应用领域

工业与通信
- 光纤通信、激光打印、精密加工（切割/焊接）等，依赖其高功率和波长可调性。
- 合束技术可将多个激光器功率叠加，满足材料处理需求（如铜与Al₂O₃的复合加工）。
医疗与消费电子
- 医疗领域用于无创手术、理疗（如促进组织修复、改善血液循环）。
- 消费级产品如激光笔、光盘读取头等。

四、补充说明

历史发展：1962年首次激发，1970年实现室温连续输出，技术持续迭代至高性能商用阶段。
技术挑战：高功率下的热管理、光束质量控制仍需优化。

如需进一步了解具体应用案例或技术参数，可参考来源网页。