激光二极管(Laser Diode) 的LASER是取“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(基于受激发射的光放大)”的首字母组成的缩写单词,激光二极管也被称为半导体激光器,通常简称为LD。

由于可产生波长及相位等性质完全一样的光,因此相干性高(coherent)是其最大特点。

利用注入电流产生的光在2片镜片之间往返放大,直至激光振荡。简单的说,激光二极管也可以说成是一个通过反射镜将光放大的发光LED。

【激光二极管的发光示意图】

作为元件材料,使用AlGaAs、InGaAlP、InGaN、ZnO等化合物半导体,由于LSI及Tr、Di等使用的Si跃迁概率(电流转变为光的概率)较差,因此不适用于激光二极管。

激光二极管和LED的区别

将激光二极管和LED的区别汇总在了下表中。 由于激光二极管的谱宽是狭窄单一的波长、相位整齐、指向性高的光,因此具备容易控制能量的特征。

激光二极管充分利用直进性、微小光斑尺寸 (数um~)、单色性、高光密度、相干性 (coherent) 这些特点,被用在各种应用上面。 最近,运动传感器、HDD热辅助磁性记录、照明(投影仪、前照灯)上也在使用。

下表中汇总了按激光二极管的功能分类的用途示例。

激光二极管的封装,主流为业内标准的φ5.6mm CAN型,也有重视成本类型的没有玻璃盖片的产品。

【5.6φ CAN封装】

在Quad beam LD及部分通信类产品中,尺寸大的有φ9.0mm,备有各种封装。另外,在光盘领域,为了进一步降低成本,也有采用树脂制作的框架封装等。

【框架封装示例】

法布里-珀罗型LD是由n/p包层、夹在包层之间的有源层(发光层) 和2片镜片端面构成。

由于包层材料的禁带宽度比有源层宽,因此将载体(电子和空穴)能量性的封闭起来。并且,由于包层材料的折射率比有源层小,因此光也封闭在有源层内。(与光纤的原理相同)

有源层和包层由纳米级可控的外延生长生产,条形(电极)以微米级可控的光刻法制作。

【激光二极管的芯片结构】

法布里-珀罗型LD:一种最简单的激光二极管的结构。