20世紀60年代初期的光纖激光打標機(www.yuexinjiazheng.com)之泵浦源--半導體激光器是同質結型激光器,它是在一種材料上制作的pn結二極管在正向大電流注人下,電子不斷地向p區注人,空穴不斷地向n區注入.于是,在原來的pn結耗盡區內實現了載流子分布的反轉,由于電子的遷移速度比空穴的遷移速度快,在有源區發生輻射、復合,發射出熒光,在一定的條件下發生激光,這是一種只能以脈沖形式工作的半導體激光器.
半導體激光打標機激光器發展的第二階段是異質結構半導體激光器,它是由兩種不同帶隙的半導體材料薄層,如G&As,GaAlAs所組成,先出現的是單異質結構激光器(1969年).單異質結注人型激光器(SHLD)是利用異質結提供的勢壘把注入電子限制在GaAsP一N結的P區之內,以此來降低閥值電流密度,其數值比同質結激光器降低了一個數量級,但單異質結激光器仍不能在室溫下連續工作.
1970年,實現了激光波長為9000A.室溫連續工作的雙異質結GaA(砷化稼一稼鋁砷)激光器.雙異質結激光器(DHL)的誕生使可用波段不斷拓寬,線寬和調諧性能逐步提高,其結構的特點是在P型和n型材料之間生長了僅有0.2Eam厚的,不摻雜的,具有較窄能隙材料的一個薄層,因此注人的載流子被限制在該區域內(有源區),因而注人較少的電流就可以實現載流子數的反轉.在半導體激光器件中,目前比較成熟、性能較好、應用較廣的是具有雙異質結構的電注人式G&A。二極管激光器.
隨著異質結激光器的研究發展,人們想到如果將超薄膜(20nm)的半導體層作為激光器的激括層,以致于能夠產生量子效應,結果會是怎么樣?再加之由于MBE,MOCVD技術的成就,于是,在1978年出現了世界上第一只半導體量子阱激光器(QWL),它大幅度地提高了半導體激光打標機激光器的各種性能.后來,又由于MOCVD,MBE生長技術的成熟,能生長出高質量超精細薄層材料,之后,便成功地研制出了性能更加良好的量子阱激光器,量子阱半導體激光器與雙異質結(DH)激光器相比,具有闌值電流低、輸出功率高,頻率響應好,光譜線窄和溫度穩定性好和較高的電光轉換效率等許多優點.
QWL在結構上的特點是它的有源區是由多個或單個阱寬約為100人的勢阱所組成,由于勢阱寬度小于材料中電子的德布羅意波的波長,產生了量子效應,連續的能帶分裂為子能級.因此,特別有利于載流子的有效填充,所需要的激射閱值電流特別低.半導體激光器的結構中應用的主要是單、多量子阱,單量子阱(SQW)激光器的結構基本上就是把普通雙異質結(DH)激光器的有源層厚度做成數十nm以下的一種激光器,通常把勢壘較厚以致于相鄰勢阱中電子波函數不發生交迭的周期結構稱為多量子阱(MQW).量子阱激光器單個輸出功率現已大于1w,承受的功率密度已達lOMW/cm3以上而為了得到更大的輸出功率,通常可以把許多單個半導體激光器組合在一起形成半導體激光器列陣。
因此,量子阱激光器當采用陣列式集成結構時,輸出功率則可達到l00w以上.近年來,高功率半導體激光器(特別是陣列器件)飛速發展,已經推出的產品有連續輸出功率5W,10W,20W和30W的激光器陣列.脈沖工作的半導體激光器峰值輸出功率50w,120W和1500W的陣列也已經商品化.一個4.5cm9cm的二維陣列,其峰值輸出功率已經超過45BW.峰值輸出功率為350KW的二維陣列也已間世,從20世紀70年代末開始,半導體激光器明顯向著兩個方向發展,一類是以傳遞信息為目的的信息型激光器.另一類是以提高光功率為目的的功率型激光器.在泵浦固體激光器等應用的推動下,高功率光纖激光打標機之泵浦源--半導體激光器(連續輸出功率在100以上,脈沖輸出功率在5W以上,均可稱之謂高功率半導體激光器).