可見光半導體雷射器

半導體雷射器的分類有多種方法。按波長分有中遠紅外雷射器、近紅外雷射器、可見光雷射器、紫外雷射器等多種類別。而可見光半導體雷射器便是其中一個重要的類別。它指的是輸出光波長在可見光範圍內（400~700nm）的一類半導體雷射器。

由於它獨特的可見特性，可見光半導體雷射器在用作彩色顯示器光源，光存貯的讀出和寫入，雷射列印，雷射印刷，高密度光碟存儲系統，條碼讀出器以及固體雷射器的泵浦源等方面有著廣泛的用途。

基本介紹

• 中文名：可見光半導體雷射器
• 外文名：Visible light semiconductor laser
• 套用領域：醫學監測診斷，水下通信等

理論基礎

可見光

可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分，可見光譜沒有精確的範圍；一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400到700納米之間，但還有一些人能夠感知到波長大約在380到780納米之間的電磁波。正常視力的人眼對波長約為555納米的電磁波最為敏感，這種電磁波處於光學頻譜的綠光區域。人眼可以看見的光的範圍受大氣層影響。大氣層對於大部分的電磁波輻射來講都是不透明的，只有可見光波段和其他少數如無線電通訊波段等例外。不少其他生物能看見的光波範圍跟人類不一樣，例如包括蜜蜂在內的一些昆蟲能看見紫外線波段，對於尋找花蜜有很大幫助。

半導體雷射器

半導體雷射器是以一定的半導體材料做工作物質而產生受激發射作用的器件。.其工作原理是通過一定的激勵方式，在半導體物質的能帶（導帶與價帶）之間，或者半導體物質的能帶與雜質（受主或施主）能級之間，實現非平衡載流子的粒子數反轉，當處於粒子數反轉狀態的大量電子與空穴複合時，便產生受激發射作用。半導體雷射器的激勵方式主要有三種，即電注入式，光泵式和高能電子束激勵式。電注入式半導體雷射器，一般是由砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等等材料製成的半導體面結型二極體，沿正向偏壓注入電流進行激勵，在結平面區域產生受激發射。光泵式半導體雷射器，一般用N型或P型半導體單晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物質，以其他雷射器發出的雷射作光泵激勵.高能電子束激勵式半導體雷射器，一般也是用N型或者P型半導體單晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質，通過由外部注入高能電子束進行激勵。在半導體雷射器件中，性能較好，套用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極體雷射器。

波長控制

半導體光電器件的工作波長是和製作器件所用的半導體材料的種類相關的。半導體材料中存在著導帶和價帶，導帶上面可以讓電子自由運動，而價帶下面可以讓空穴自由運動，導帶和價帶之間隔著一條禁帶，當電子吸收了光的能量從價帶跳躍到導帶中去時，就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導帶跳回價帶，又可以把電的能量變成光，這時材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長。材料科學的發展使我們能採用能帶工程對半導體材料的能帶進行各種精巧的裁剪，使之能滿足我們的各種需要並為我們做更多的事情，也能使半導體光電器件的工作波長突破材料禁頻寬度的限制擴展到更寬的範圍。

實用領域

水下通信

藍、綠光雷射在海水中傳播時，損耗低，在水下100m傳播時的損耗要比其他波長的光低約20dB；藍、綠光在水中的穿透能力達600m，因此，利用它可實現海中潛艇之間的通信，以及深水探測。

信息儲存

自從NaKamura實現了GaInN/GaN藍光雷射器,可見光半導體雷射器在光碟系統中得到了廣泛套用,如CD播放器,DVD系統和高密度光存儲器1可見光面發射雷射器在光碟、印表機、顯示器中都有著很重要的套用,特別是紅光、綠光和藍光面發射雷射器的套用更廣泛，藍綠光半導體雷射器用於雷射列印、高密度信息讀寫、深水探測及套用於大螢幕彩色顯示和高清晰度彩色電視機中。總之,可見光半導體雷射器在用作彩色顯示器光源、光存貯的讀出和寫入,雷射列印、雷射印刷、高密度光碟存儲系統、條碼讀出器以及固體雷射器的泵浦源等方面有著廣泛的用途。

醫學套用

醫學監測和診斷

• 雷射都卜勒技術
• 雷射共焦掃描顯微鏡
• 雷射全息技術

臨床生物效應套用

• 組織焊接
• 組織切割
• 照射、理療