半导体激光器原理由本站整理编辑，为你带来全面的激光的副作用和危害性内容阅读。一起跟小编来看看吧！

半导体激光器原理

半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。

半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：

1、要产生足够的 粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；

2、有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；

3、要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。

详细说明

半导体激光（Semiconductor laser）在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管（Laser diode）等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。

激光二极体的优点有：

效率高、体积小、重量轻且价格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，P-N型也达到数%~25%，总而言之能量效率高是其最大特色。

另外，它的连续输出波长涵盖了红外线到可见光范围，而光脉冲输出达50W（脉宽100ns）等级的产品也已商业化，作为激光雷达或激发光源可说是非常容易使用的激光的例子。

激光的副作用和危害性

眼睛近视是一种较为常见的病症，会对生活带来很多不便，因此很多人都会通过一些方法消除不利影响，其中佩戴眼镜较为常见，而且还有一种手术也可以治疗近视，激光手术就是其中的一种，那么眼睛做激光手术有副作用吗？激光手术对眼睛有伤害吗？激光手术是有副作用的，而且治疗之后也有很多的禁忌，下面就来详细了解吧。

1、眼睛激光手术的副作用

1.不能剧烈运动

激光手术治疗对眼球角膜进行切削，度数越高削得越多，改变角膜屈率和厚度，达到治疗目的，但是由于角膜变薄，会减弱角膜对眼内压力的抵抗力，所以平日里必须避免剧烈运动或受到震动，否则严重后果则是失明。

2.严重角膜疾病

进行激光手术后可能会发生严重急哦啊莫疾病，眼睛会出现越来越严重的散光形象，眼部折射发生误差，角膜可能会变得越来越薄，最后可能破裂。

3.矫正不足或过度

激光手术虽可让患者摘除近视眼睛，并且治疗后的裸视力一般能超过或达到治疗前戴镜矫正视力，但是部分近视人群手术后也会出现矫正不足残留近视，或过度矫正成近视情况发生，个别情况还会诱发青光眼。

4.手术并发症

激光手术可能会因为手术意外等问题引发一系列并发症，表皮愈合不良，角膜混浊，角膜瓣皱折或移位，角膜瓣下杂质或表皮入侵，感染等都有可能发生。

小贴士：

激光治疗近视不适合儿童，孩子太小，眼球发育未完全稳定，近视发展可能性较大不宜进行激光手术；一般认为18岁以上者即可做次手术，22岁左右繁重学习基本结束，近视相对稳定，适宜进行。

激光手术最适合对象是22岁以后，近视度数在200-500度之间的近视患者，度数越低，增加度数机会小，远期效果理想，600度以上患者手术后再戴眼镜的机会较多。

2、日常护眼需知

1、切忌“目不转睛”，自行注意频密并完整的眨眼动作，经常眨眼可减少眼球暴露于空气中的时间，避免泪液蒸发，缓解眼睛干涩和疲劳，保护眼睛的角膜。

2、不吹太久的空调，避免座位上有气流吹过，并在座位附近放置茶水，以增加周边的湿度。

3、多吃各种水果，特别是柑桔类水果，还应多吃绿色蔬菜、粮食、鱼和鸡蛋。多喝水对减轻眼睛干燥也有帮助。

4、保持良好的生活习惯，睡眠充足，不熬夜。

5、避免长时间连续操作电脑，注意中间休息，通常连续操作1小时，休息5～10分钟。休息时可以看远处或做眼保健操。

6、保持良好的工作姿势，保持一个最适当的姿势，使双眼平视或轻度向下注视荧光屏，这样可使颈部肌肉轻松，并使眼球暴露于空气中的面积减小到最低。

7、调整荧光屏距离位置，建议距离为50-70厘米，而荧光屏应略低于眼水平位置10-20厘米，呈15-20度的下视角。因为角度及距离能降低对屈光的需求，减少眼球疲劳的几率。

8、如果你本来泪水分泌较少，眼睛容易干涩，在电脑前就不适合使用隐形眼镜，要戴框架眼镜，或者可以考虑做近视矫正手术。在电脑前配戴隐形眼镜的人，也最好使用透氧程度高的品种。

9、40岁以上的人，最好采用双焦点镜片，或者在打字的时候，配戴度数较低的眼镜。

10、如果出现眼睛发红，有灼伤或有异物感，眼皮沉重，看东西模糊，甚至出现眼球胀痛或头痛，休息后仍无明显好转，那就需要去医院详细检查了，千万不要随便在药店里买一些药水使用。随意使用眼药水，可能会不对症，更有可能会因为眼药水的不良反应，反而加重了眼睛的疾病，或者耽误了最佳的治疗时机。

半导体激光器基本结构

半导体激光器的结构和工作原理分析

现以砷化镓(GaAs)激光器为例，介绍注入式同质结激光器的工作原理。

1.注入式同质结激光器的振荡原理。由于半导体材料本身具有特殊晶体结构和电子结构，故形成激光的机理有其特殊性。

(1)半导体的能带结构。半导体材料多是晶体结构。当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在晶体能带上。价电子所处的能带称价带(对应较低能量)。与价带最近的高能带称导带，能带之间的空域称为禁带。当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起导电作用。同时，价带中失掉一个电子，则相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场的作用下，也能起导电作用。因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。

(2)掺杂半导体与p-n结。没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。如果在本征半导体中掺入杂质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级。

有施主能级的半导体称为n型半导体;有受主能级的半导体称这p型半导体。在常温下，热能使n型半导体的大部分施主原子被离化，其中电子被激发到导带上，成为自由电子。而p型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子，在价带中形成空穴。因此，n型半导体主要由导带中的电子导电;p型半导体主要由价带中的空穴导电。

半导体激光器中所用半导体材料，掺杂浓度较大，n型杂质原子数一般为(2-5)× 1018cm-1;p型为(1-3)×1019cm-1。

在一块半导体材料中，从p型区到n型区突然变化的区域称为p-n结。其交界面处将形成一空间电荷区。n型半导体带中电子要向p区扩散，而p型半导体价带中的空穴要向n区扩散。这样一来，结构附近的n型区由于是施主而带正电，结区附近的p型区由于是受主而带负电。在交界面处形成一个由n区指向p区的电场，称为自建电场。此电场会阻止电子和空穴的继续扩散。

(3)p-n结电注入激发机理。若在形成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压，p区接正极，n区接负极。显然，正向电压的电场与p-n结的自建电场方向相反，它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用，使n区中的自由电子在正向电压的作用下，又源源不断地通过p-n结向p区扩散，在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时，它们将在注入区产生复合，当导带中的电子跃迁到价带时，多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场致发光的机理，这种自发复合的发光称为自发辐射。

要使p-n结产生激光，必须在结构内形成粒子反转分布状态，需使用重掺杂的半导体材料，要求注入p-n结的电流足够大(如30000A/cm2)。这样在p-n结的局部区域内，就能形成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状态，从而产生受激复合辐射而发出激光。

2.半导体激光器结构。其外形及大小与小功率半导体三极管差不多，仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状，结区厚为几十微米，面积约小于1mm2。

半导体激光器的光学谐振腔是利用与p-n结平面相垂直的自然解理面(110面)构成，它有35的反射率，已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金属银膜，可获得95%以上的反射率。

一旦半导体激光器上加上正向偏压时，在结区就发生粒子数反转而进行复合。

半导体激光器内部结构图

激光器的种类是很多的。

①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；

②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；

③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液，其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；

自由电子-内部结构模型图[4] 图册

④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；

⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。

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