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半導體激光打標機的激光器的解析

  半導體物理學的迅速發展及隨之而來的晶體管的發明,使科學家們早在50年代就設想發明半導體激光器,60年代早期,很多小組競相進行這方面的研究。在理論分析方面,以莫斯科列別捷夫物理研究所的尼古拉?巴索夫的工作最為杰出。 

    在1962年7月召開的固體器件研究國際會議上,美國麻省理工學院林肯實驗室的兩名學者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)報告了砷化鎵材料的光發射現象,這引起通用電氣研究實驗室工程師哈爾(Hall)的極大興趣,在會后回家的火車上他寫下了有關數據。回到家后,哈爾立即制定了研制半導體激光器的計劃,并與其他研究人員一道,經數周奮斗,他們的計劃獲得成功。

    像晶體二極管一樣,半導體激光器也以材料的p-n結特性為基礎,且外觀亦與前者類似,因此,半導體激光器常被稱為二極管激光器或激光二極管。

    早期的激光二極管有很多實際限制,例如,只能在77K低溫下以微秒脈沖工作,過了8年多時間,才由貝爾實驗室和列寧格勒(現在的圣彼得堡)約飛(Ioffe)物理研究所制造出能在室溫下工作的連續器件。而足夠可靠的半導體激光器則直到70年代中期才出現。

    半導體激光器體積非常小,最小的有米粒那樣大。工作波長依賴于激光材料,一般為0.6~1.55微米,由于多種應用的需要,更短波長的器件在發展中。據報導,以Ⅱ~Ⅳ價元素的化合物,如ZnSe為工作物質的激光器,低溫下已得到0.46微米的輸出,而波長0.50~0.51微米的室溫連續器件輸出功率已達10毫瓦以上。但迄今尚未實現商品化。

    光纖通信是半導體激光可預見的最重要的應用領域,一方面是世界范圍的遠距離海底光纖通信,另一方面則是各種地區網。后者包括高速計算機網、航空電子系統、衛生通訊網、高清晰度閉路電視網等。但就目前而言,激光唱機是這類器件的最大市場。其他應用包括高速打印、自由空間光通信、固體激光泵浦源、激光指示,及各種醫療應用等。

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