《Littrow結(jié)構(gòu)光柵外腔半導(dǎo)體激光器》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《Littrow結(jié)構(gòu)光柵外腔半導(dǎo)體激光器（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、Littrow 結(jié) 構(gòu) 光 柵 外 腔半 導(dǎo) 體 激 光 器 宋 紅 芳 一 、 半 導(dǎo) 體 激 光 器 的 組 成 及 其 激 光 產(chǎn) 生 原 理二 、 激 光 二 極 管 產(chǎn) 生 激 光 的 特 點(diǎn)三 、 外 腔 結(jié) 構(gòu)四 、 機(jī) 械 設(shè) 計(jì)五 、 電 流 控 制 恒 流 源六 、 溫 度 控 制 一 、 半 導(dǎo) 體 激 光 器 的 組 成 及 其 激 光 產(chǎn) 生 原 理1、 組 成 增 益 介 質(zhì) ： 半 導(dǎo) 體 材 料 ， 主 要 有 GaAs、 InP、CdS、 ZnS等 泵 浦 源 ： 電 注 入 、 電 子 束 激 勵(lì) 和 光 泵 浦 三 種主 要 激 勵(lì) 方 式 諧 振 腔 ：
2、 半 導(dǎo) 體 晶 體 中 垂 直 于 PN結(jié) 平 面 的 兩個(gè) 解 理 面 （ 也 可 以 是 經(jīng) 過(guò) 拋 光 的 平 面 ） 作 為 反 射鏡 構(gòu) 成 諧 振 腔 2、 激 光 產(chǎn) 生 條 件實(shí) 現(xiàn) 粒 子 數(shù) 反 轉(zhuǎn) 、 滿 足 閾 值 條 件 和 諧 振 條 件（ 1） 、 粒 子 數(shù) 反 轉(zhuǎn) ： 通 過(guò) 一 定 的 激 勵(lì) 方 式 ，使 半 導(dǎo) 體 物 質(zhì) 的 導(dǎo) 帶 底 層 電 子 數(shù) 遠(yuǎn) 大 于 價(jià) 帶 頂層 電 子 數(shù) 。在 電 注 入 方 式 下 ： 選 用 重 摻 雜 的 P型 與 N型 材 料 ， 給 PN結(jié) 加 一 個(gè) 足 夠 大 的 正 向 偏壓 。 （ 2） 、 閾
3、值 條 件 ： )(G （ 增 益 大 于 損 耗 ）A、 粒 子 數(shù) 反 轉(zhuǎn) 程 度 越 高 ， 增 益 系 數(shù) 越 大 摻 雜 程 度 足 夠 大 ， 激 勵(lì) 電 流 足 夠 大B、 損 耗 來(lái) 源 于 多 方 面 ， 一 般 是 腔 長(zhǎng) 越 長(zhǎng) 損耗 越 大 。對(duì) 于 給 定 的 半 導(dǎo) 體 激 光 管 ， 要 滿 足 閾 值 條 件就 是 要 有 足 夠 大 的 激 勵(lì) 電 流 閾 值 電 流 （ 3） 、 諧 振 條 件 ： 2qL IA B 激 光PN L圖 1 激 光 二 極 管 內(nèi) 激 光 的 產(chǎn) 生 二 、 激 光 二 極 管 的 特 點(diǎn)1、 優(yōu) 點(diǎn) ： 體 積 小 、 重
4、量 輕 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 可 靠 、 耗 電 少 、壽 命 長(zhǎng) 、 效 率 高 等2、 缺 點(diǎn) ： 激 光 性 能 受 溫 度 影 響 大 、 光 束 發(fā) 散角 大 （ 幾 到 二 十 度 范 圍 ） 、 激 光 的 方 向 性 、單 色 性 和 相 干 性 比 較 差外 腔 結(jié) 構(gòu) 壓 窄 線 寬 調(diào)實(shí) 現(xiàn) 激 光 頻 率 的 連 續(xù) 可 三 、 外 腔 結(jié) 構(gòu)1、 由 激 光 二 極 管 、 準(zhǔn) 直 透 鏡 和 閃 耀 光 柵 組 成0 0 0 入 射 光一 級(jí) 光 原 路 返 回零 級(jí) 光 出 射d 圖 2 外 腔 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 0 002sin2 qLd2、 需 滿 足 方 程 ： 一
5、 級(jí) 閃 耀 諧 振 條 件（ 1） 從 激 光 二 極 管 中 出 射 的 光 波 長(zhǎng) 范 圍 很 大 ，但 是 波 長(zhǎng) 滿 足 式 的 光 會(huì) 發(fā) 生 一 級(jí) 閃 耀 ， 原 路返 回 。（ 2） 腔 長(zhǎng) 滿 足 式 ， 則 返 回 的 光 與 激 光 管 內(nèi)發(fā) 出 的 光 諧 振 。 （ 3） 對(duì) 于 零 級(jí) 光 ， 光 程 差 ：0sinsin 00 ddL 00 k即 ： 也 就 是 說(shuō) ， 在 零 級(jí) 這 個(gè) 方 向 上 任 意 波 長(zhǎng) 的光 都 可 以 出 射 各 波 長(zhǎng) 的 零 級(jí) 譜 線 是 重 合 的 。然 而 由 于 只 有 發(fā) 生 一 級(jí) 閃 耀 的 光 被 諧 振 放
6、 大 ，所 以 從 零 級(jí) 方 向 出 射 的 光 ， 該 波 長(zhǎng) 的 占 主 導(dǎo) ，為 激 光 。閃 耀 光 柵 相 當(dāng) 于 一 個(gè) 半 透 半 反 鏡 ， 一 級(jí) “ 反 ” ，零 級(jí) “ 透 ” 。 四 、 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 五 、 電 流 控 制 恒 流 源 由 于 半 導(dǎo) 體 激 光 器 具 有 二 極 管 的 特 性 ， 對(duì) 于 驅(qū) 動(dòng)電 源 來(lái) 說(shuō) 是 一 個(gè) 非 線 性 負(fù) 載 。 而 發(fā) 光 功 率 隨 著 驅(qū) 動(dòng) 電 流 的 增 大 而 增 大 。 為 了 保 證 電 源 供 電 的 安 全 、 可 靠 、 穩(wěn) 定 以 及 低 電壓 大 電 流 ， 需 要 一 個(gè) 恒 定 電
7、 流 源 。 恒 定 電 流 源 的 電 路 原 理 圖 六 、 溫 度 控 制 1、 溫 度 對(duì) 半 導(dǎo) 體 激 光 器 穩(wěn) 定 度 的 影 響 （ 1） 閾 值 電 流 隨 溫 度 升 高 而 明 顯 增 大 ； （ 2） 溫 度 上 升 造 成 激 光 峰 值 波 長(zhǎng) 向 長(zhǎng) 波 方 向 漂 移 ； （ 3） 激 光 管 壽 命 隨 溫 度 的 升 高 呈 指 數(shù) 規(guī) 律 下 降 ； （ 4） 溫 度 變 化 引 起 外 腔 光 程 長(zhǎng) 度 的 改 變 ， 導(dǎo) 致 激 光器 工 作 模 式 的 不 穩(wěn) 定 。 2、 PID溫 度 控 制 電 路（ 1） 原 理 ：探 測(cè) 器 電 信 號(hào) 與 預(yù) 先 設(shè) 置 的 電 信 號(hào) 做 比 較 差 值 信 號(hào)信 號(hào) 處 理驅(qū) 動(dòng) 制 冷 器溫 度 信 號(hào) （ 2） 關(guān) 鍵 元 器 件A、 負(fù) 溫 度 系 數(shù) 熱 敏 電 阻 ： 電 阻 值 隨 溫 度 的 增 大 而 減 小 。 B、 半 導(dǎo) 體 制 冷 器 （ 3） PID溫 控 電 路 圖 PID電 路 的 功 能 ： P+I使 系 統(tǒng) 無(wú) 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 ； P+D改 善 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 態(tài) 特 性 ；使 得 電 路 系 統(tǒng) 能 夠 準(zhǔn) 確 快 速 地 測(cè) 得 周 圍的 溫 度 并 給 出 調(diào) 控 。
Littrow結(jié)構(gòu)光柵外腔半導(dǎo)體激光器
