在1962年7月举行的固体器材研讨国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名专家克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓资料的光发射表象,这导致通用电气研讨实验室工程师哈尔(Hall)的极大爱好,在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后,哈尔当即拟定了研发半导体激光器的方案,并与其他研讨人员一道,经数周斗争,他们的方案取得成功。
早期的激光二极管有许多实践约束,例如,只能在77K低温下以微秒脉冲作业,过了8年多时刻,才由贝尔实验室和列宁格勒(如今的圣彼得堡)约飞(Ioffe)物理研讨所制造出能在室温下作业的接连器材。而满足牢靠的半导体激光器则直到70年代中期才呈现。
半导体激光器体积十分小,最小的只要米粒那样大。作业波长依赖于激光资料,一般为0.6~1.55微米,因为多种使用的需求,更短波长的器材在开展中。据报道,以Ⅱ~Ⅳ价元素的化合物,如ZnSe为作业物质的激光器,低温下已得到0.46微米的输出,而波长0.50~0.51微米的室温接连器材输出功率已达10毫瓦以上。但迄今没有完成商品化。
光纤通信是半导体激光可预见的最重要的使用领域,一方面是国际范围的远距离海底光纤通信,另一方面则是各种区域网。后者包含高速计算机网、航空电子体系、清洁通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就当前而言,激光唱机是这类器材的最大商场。其他使用包含高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示,及各种医疗使用等。
20世纪60年代前期的半导体激光器是同质结型激光器,它是在一种资料上制造的pn结二极管在正向大电流注人下,电子不断地向p区注人,空穴不断地向n区注人.所以,在本来的pn结耗尽区内完成了载流子散布的回转,因为电子的搬迁速度比空穴的搬迁速度快,在有源区发作辐射、复合,发射出荧光,在必定的条件下发作激光,这是一种只能以脉冲方式作业的半导体激光器.
半导体激光器开展的第二阶段是异质布局半导体激光器,它是由两种不一样带隙的半导体资料薄层,如G&As, GaAlAs所组成,最先呈现的是单异质布局激光器(1969年).单异质结注人型激光器(SHLD)是使用异质结供给的势垒把写入电子约束在GaAsP一N结的P区之内,以此来下降阀值电流密度,其数值比同质结激光器下降了一个数量级,但单异质结激光器仍不能在室温下接连作业.
1970年,完成了激光波长为9000A.室温接连作业的双异质结GaA。一‘aA认。(砷化稼一稼铝砷)激光器.双异质结激光器(DHL)的诞生使可用波段不断拓展,线宽和调谐功能逐步进步,其布局的特点是在P型和n型资料之间成长了仅有0. 2 Eam厚的,不掺杂的,具有较窄能隙资料的一个薄层,因而注人的载流子被约束在该区域内(有源区),因而注人较少的电流就能够完成载流子数的回转.在半导体激光器材中,当前比拟老练、功能较好、使用较广的是具有双异质布局的电注人式G&A。二极管激光器.
跟着异质结激光器的研讨开展,大家想到若是将超薄膜(< 20nm)的半导体层作为激光器的激括层,以致于能够发生量子效应,成果会是怎么样?再加之因为MBE,MOCVD技能的成果.
所以,在1978年呈现了国际上第一只半导体量子阱激光器(QWL),它大幅度地进步了半导体激光器的各种功能.后来,又因为MOCVD,MBE成长技能的老练,能成长出高质量超精密薄层资料,之后,便成功地研发出了功能愈加杰出的量子阱激光器,量子阱半导体激光器与双异质结(DH)激光器比较,具有阑值电流低、输出功率高,频率响应好,光谱线窄和温度稳定性好和较高的电光变换功率等许多长处.
从20世纪70年代末开端,半导体激光器显着向着两个方向开展,一类是以传递信息为意图的信息型激光器.另一类是以进步光功率为意图的功率型激光器.在泵浦固体激光器等使用的推进下,高功率半导体激光器(接连输出功率在100, 以上,脉冲输出功率在5W以上,均可称之谓高功率半导体激光器)在20世纪90年代取得了突破性开展,其象征是半导体激光器的输出功率明显添加,国外千瓦级的高功率半导体激光器现已商品化,国内样品器材输出已到达600W[61.若是从激光波段的被扩大的视点来看,先是红外半导体激光器,接着是670nm红光半导体激光器很多进人使用,接着,波长为650nm,635nm的面世,蓝绿光、蓝光半导体激光器也相继研发成功.