
【計】 laser diode
激光二極管(Laser Diode,簡稱LD)是一種基于半導體材料的光電轉換器件,通過受激發射原理産生高方向性、高相幹性的單色激光。其核心結構由PN結、諧振腔和電極組成,工作時需施加正向偏置電壓以注入載流子,實現粒子數反轉與光放大效應。
從技術特性看,激光二極管具備以下關鍵參數:
根據美國國家标準與技術研究院(NIST)定義,該器件在光通信、醫療設備和精密加工領域具有不可替代性。例如,光纖通信系統依賴1310/1550nm波段激光二極管實現數據調制,而藍光激光二極管(445nm)已成為激光焊接的主流光源。
國際電工委員會(IEC 60825-1)嚴格規範其輻射安全标準,要求所有商用激光二極管必須标注危險等級。值得注意的是,器件的溫度敏感性導緻需要配備專用溫控電路(TEC),以維持波長穩定性±0.1nm/℃。
激光二極管(Laser Diode,LD)是一種基于半導體材料通過電注入産生激光的器件,結合了二極管特性與激光發射功能。以下從結構、原理、應用等方面詳細解釋:
激光二極管的核心結構為PN結,由P型和N型半導體材料組成。其分類依據PN結材料差異,包括:
關鍵組件為法布裡-珀羅諧振腔,由一對平行反射面(通常為半導體解理面)構成,用于光子的反射與放大,其餘粗糙面抑制雜散光。
載流子複合發光:
當正向電壓施加時,電子與空穴在PN結附近複合,釋放能量并産生光子(自發輻射)。此時若電流低于阈值,表現為類似LED的寬譜發光。
受激輻射與激光産生:
當電流超過阈值,形成粒子數反轉,光子通過諧振腔多次反射引發受激輻射,産生相位、波長一緻的光,最終輸出高相幹性激光。激光波長由禁帶寬度(Eg)決定:
$$
lambda = frac{hc}{E_g}
$$
其中,h為普朗克常數,c為光速。
特性 | 激光二極管(LD) | 發光二極管(LED) |
---|---|---|
發光機制 | 受激輻射(需粒子數反轉) | 自發輻射 |
光譜特性 | 窄譜、高相幹性 | 寬譜、非相幹光 |
電流阈值 | 需超過臨界電流密度 | 無阈值,電流增大亮度線性提升 |
應用場景 | 高精度、高能領域(如通信、加工) | 普通照明、指示燈等 |
如需更詳細的技術參數或曆史發展,可參考搜狗百科或ROHM半導體資料。
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