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半导体激光的优点及注意事项

时间：2011-12-31 22:50:09  来源： 打印本文

半导体激光的优点及注意事项

2005/10/26/9:1　　半导体激光有如下的优点： 

    １．效率高（可达 20 ％），耗电少。 
    ２．寿命长：有些光电量测厂商把量测设备中激光的光源由最初的 He-Ne激光改成二极管激光，以取得最佳的机器寿命（ He-Ne 激光寿命一般为 10^4 HR，而二极管激光寿命为 10^5HR ，相差十倍），特别适合现场长时间的操作。半导体激光一开机很快便稳定下来，又很合适用电路调制其输出，比如可使用脉波调制法量测距离（而 He-Ne 激光必须开机三十分钟后才稳定下来， 这点是万万比不上半导体激光了）。
    ３．瞬间即可达到开关的作用，适宜通信用途。并且半导体激光一开机很快便稳定下来，又很合适用电路调制其输出，比如可使用脉波调制法量测距离（而 He-Ne 激光必须开机三十分钟后才稳定下来，这点是万万比不上半导体激光了）。
    ４．可得到各种波长：利用周期表中的Ⅲ／Ｖ族，例如砷化镓等化合物可制成二极管激光，当电流通过ｐｎ界面时，将因化合物的不同而发出各种可见激光及不可见激光。半导体激光只要改变组合元素的比例，便可改变不同的能量间隔，不同的能量间隔 ， 提供了不同的输出波长，由于具有红外线及红色波长，在通信及量测上很容易与各种传感器配合而得到很广泛的用途。
    ５．机械性质方面：有坚固、体机轻的优点。

    唯因半导体激光的光腔高度比波长还小，在共振腔中产生绕射的情形非常明显，因此它的扩束角相当大，大到一般可视作点光源来处理，亦即在半导体激光前加一个光学透镜，使其又成为平行光束。但是半导体水平和垂直两方向的扩束角是不相等的，亦即它的光点是呈现着椭圆的形状，因此寻常的一个透镜并无法使其能够产生一个正圆的平行光束，唯有藉助或全息光学组件，才能得到一个近似正圆的平行光束。由于半导体激光指向性不如 He-Ne 激光， 因此精密度稍逊。

    但因半导体激光的能量不大，所以目前正朝向高能量发展，例如用平板形状产生波导效应，或用面射型（　surface emitted　）半导体激光则能量可更大。 

    半导体激光目前以通信用途为其主流，但事实上传递信号时常受到半导体激光本身声(NOISE) 的干扰， 凡是不需要的信号都可称之为噪声，半导体激光就如一般的半导体电子组件，易于产生下列噪声，应注意避免：

    １．热噪声 

    热噪声是由 J.B.Johnson 所发现的，因此又常称为 Johnson noise，热噪声所产生电压降之平均平方值与波兹曼常数、绝对温度、响应的频率、以及组件之阻抗值(一般为频率之函数)有关。

    ２．散粒噪声

    散粒噪声通常存在于真空管中或半导体内，当电压超过一定的临界值而电流流出呈现散乱的形状，此一现象由 shottky 解释为散弹的效果 (shot effect) 。 

    ３．接触噪声

    接触噪声是指组件由不完全接触而产生电阻之变化量，在一些主动组件中也常称为闪烁噪声(flicker noise) 。此噪声之电功率密度常与频率成反比率。