激光二极管原理_走进中关村

激光二极管原理

来源：电子产品世界　2021-12-15 06:00:16

导读：激光笔、激光电筒、激光打印机等关于激光类的产品都少不了激光二极管的存在，那么激光二极管是如何工作的呢?和普通光电二极管又有什么区别呢?接下来本文将疑惑揭晓。

在讲述激光二极管之前，首先要了解受激辐射。在光辐射中存在三种辐射过程，

Ⅰ:处于高能态的粒子自发向低能态跃迁，称之为自发辐射;

Ⅱ:是处于高能态的粒子在外来光的激发下向低能态跃迁，称之为受激辐射;

Ⅲ:是处于低能态的粒子吸收外来光的能量向高能态跃迁称之为受激吸收。

自发辐射:即使是两个同时从某一高能态向低能态跃迁的粒子，它们发出光的相位、偏振状态、发射方向也可能不同，但受激辐射就不同，当位于高能态的粒子在外来光子的激发下向低能态跃迁，发出在频率、相位、偏振状态等方面与外来光子完全相同的光。

在激光器中，发生的辐射就是受激辐射，它发出的激光在频率、相位、偏振状态等方面完全一样。

任何的受激发光系统中即有受激辐射，也有受激吸收。只有受激辐射占优势，才能把外来光放大而发出激光。而一般光源中都是受激吸收占优势，只有粒子的平衡态被打破，使高能态的粒子数大于低能态的粒子数(这样情况称为离子数反转)，才能发出激光。

激光二极管的物理结构是在发光二极管的结间安置一层具有光活性的半导体，其端面经过抛光后具有部分反射功能，因而形成一光谐振腔。

在正向偏置的情况下，LED结发射出光来并与光谐振腔相互作用，从而进一步激励从结上发射出单波长的光，这种光的物理性质与材料有关。

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建激光二极管电场。

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

Ⅰ：阻值测量法：拆下激光二极管，用万用表R×1k或R×10k档测量其正、反向电阻值。正常时，正向电阻值为20~40kΩ之间，反向电阻值为∞(无穷大)。若测得正向电阻值已超过50kΩ，则说明激光二极管的性能已下降。若测得的正向电阻值大于90kΩ，则说明该二极管已严重老化，不能再使用了。

Ⅱ：电流测量法：用万用表测量激光二极管驱动电路中负载电阻两端的电压降，再根据欧姆定律估算出流过该管的电流值，当电流超过100mA时，若调节激光功率电位器，而电流无明显的变化，则可判断激光二极管严重老化。若电流剧增而失控，则说明激光二极管的光学谐振腔已损坏。

拓展阅读：

半导体激光二极管

激光二极管LD驱动电路设计-其他光电实用电路图

激光二极管的主要参数-电子器件知识电路图

有助于防止激光二极管毁坏的激光仿真器

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