半导体激光器期中报告
半导体激光器实验报告
半导体激光器实验报告摘要：本文旨在通过对半导体激光器的实验研究，探索其基本原理、结构和性能，并分析实验结果。
通过实验，我们了解了激光器的工作原理、调制和控制技术以及其应用领域。
在实验过程中，我们测量了激光器的输出功率、光谱特性和波长调制特性等参数，并对实验结果进行了分析和讨论。
1.引言半导体激光器是一种利用半导体材料作为活性介质来产生激光的器件。
由于其小尺寸、高效率和低成本等优点，半导体激光器被广泛应用于通信、光存储、医学和科学研究等领域。
本实验旨在研究不同结构和参数的半导体激光器的性能差异，并通过实验数据验证理论模型。
2.实验原理2.1 半导体激光器的基本结构半导体激光器由活性层、波导结构和光学耦合结构组成。
活性层是激光器的关键部分，其中通过注入电流来激发电子和空穴复合形成激光。
波导结构用于限制光的传播方向，并提供反射面以形成光腔。
光学耦合结构用于引导激光光束从激光器中输出。
2.2 半导体激光器的工作原理半导体激光器利用注入电流激发活性层中的电子和空穴，使其发生复合并产生激光。
通过适当选择材料和结构参数，使波导结构中的光在垂直方向形成反射，从而形成光腔。
当光经过活性层时，激发的电子和空穴产生辐射跃迁，并在激光器中形成激光。
随着光的多次反射和放大，激光逐渐增强，最终从光学耦合结构中输出。
3.实验步骤3.1 实验器材本实验使用的主要器材有半导体激光器装置、电源、光功率计、多道光谱仪等。
3.2 实验过程首先，将半导体激光器装置与电源连接，并通过电源控制激光器的注入电流。
然后，使用光功率计测量激光器的输出功率，并记录相关数据。
接下来，使用多道光谱仪测量激光器的光谱特性，并记录各个波长的输出光功率。
最后，调节激光器的注入电流，并测量波长调制特性。
完成实验后，对实验数据进行分析和讨论。
4.实验结果与分析通过实验测量，我们得到了半导体激光器的输出功率、光谱特性和波长调制特性等数据，并对其进行了分析。
实验结果显示，随着注入电流的增加，激光器的输出功率呈现出递增趋势，但当电流达到一定值后，增长速度逐渐减慢。
半导体激光器实验报告
半导体激光器实验报告半导体激光器实验报告引言：半导体激光器是一种重要的光电子器件，具有广泛的应用领域，如通信、医疗、工业等。
本实验旨在通过搭建实验装置，研究半导体激光器的工作原理和性能特点，并探索其在光通信领域的应用。
实验一：激光器的工作原理激光器的工作原理是基于光放大和光反馈的原理。
在实验中，我们使用一台半导体激光器，通过电流注入激发半导体材料，产生光子。
这些光子在激光腔中来回反射，不断受到增益介质的放大，最终形成激光束。
实验装置中的关键组件包括半导体激光器、激光腔、准直器和光探测器。
半导体激光器通过电流注入，激发载流子跃迁，产生光子。
光子在激光腔中来回反射，经过准直器调整光束的方向，最后被光探测器接收。
实验二：激光器的性能特点在实验中，我们测试了激光器的输出功率、波长和光谱宽度等性能指标。
通过改变注入电流和温度等参数，我们研究了激光器的输出特性。
首先，我们测试了激光器的输出功率。
通过改变注入电流，我们观察到激光器输出功率随电流增加而增加的趋势。
然而，当电流达到一定值后，激光器的输出功率不再增加，甚至出现下降。
这是由于激光器的光子数饱和效应和损耗机制导致的。
其次，我们测量了激光器的波长。
通过调节激光腔的长度，我们观察到激光器的波长随腔长的变化而变化。
这是由于激光腔的谐振条件决定了激光器的输出波长。
最后，我们研究了激光器的光谱宽度。
通过光谱仪测量激光器的光谱分布，我们发现激光器的光谱宽度与注入电流和温度有关。
随着注入电流的增加和温度的降低，激光器的光谱宽度变窄，光纤通信系统中要求的窄光谱宽度可以通过适当的调节实现。
实验三：半导体激光器在光通信中的应用半导体激光器在光通信领域有着重要的应用。
我们通过实验研究了激光器在光纤通信中的应用。
首先，我们将激光器的输出光束通过光纤传输。
通过调节激光器的输出功率和波长，我们实现了光纤通信中的光信号传输。
通过光探测器接收光信号，并通过示波器观察到了传输过程中的光信号波形。
半导体激光器_实验报告
半导体激光器_实验报告【标题】半导体激光器实验报告【摘要】本实验主要通过实际操作和测量，研究半导体激光器的工作原理和性能特点。
通过改变电流和温度等参数，观察激光器的输出功率和波长、发散角度等特性的变化，并分析其与激光器内部结构和材料特性之间的关系。
【引言】半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，在光通信、激光加工、医疗等领域有广泛应用。
了解半导体激光器的工作原理和特性对于深入理解其应用具有重要意义。
【实验内容】1. 实验器材与仪器准备：准备半导体激光器、电源、温度控制器、功率测量仪等实验设备。
2. 实验步骤：a. 连接电源和温度控制器，调节温度至设定值。
b. 调节电流，记录相应的激光器输出功率。
c. 测量激光器的输出波长和发散角度。
d. 分析激光器输出功率、波长和发散角度等特性随电流和温度变化的规律。
【实验结果】1. 实验数据记录：记录不同电流和温度下的激光器输出功率、波长和发散角度数据。
2. 实验结果分析：a. 输出功率与电流和温度的关系。
b. 输出波长与电流和温度的关系。
c. 发散角度与电流和温度的关系。
【讨论】根据实验结果，结合半导体激光器的内部结构和材料特性，讨论激光器输出功率、波长和发散角度等特性与电流和温度的关系。
分析激光器的工作原理和性能特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。
【结论】通过实验，我们深入了解了半导体激光器的工作原理和性能特点。
通过调节电流和温度等参数，可以控制激光器的输出功率、波长和发散角度等特性。
半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，但也存在一些限制，如温度敏感性较强。
最后，我们对半导体激光器的应用前景进行了展望。
半导体激光器_实验报告
P(uW)
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
从拟合图中找出阈值以上的直线部分，单独拟合如下图 2，利用拟合公式求得阈 值电流为 11.73mA；斜率效率为 0.10084W/A.
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半导体激光器
图 2
阈值以上的直线部分
10
误差产生的原因可能是读数时示数不稳定所带来的偏差，也有可能是测量光 功率时存在一些额外的损耗而没有很好的避免。 通过对表格 4、表格 5 的直观分析，可以看出：当电流一定时，随着温度的增 加，DFB 光谱的中心波长增加，功率谱密度减小；当温度一定时，随着电流 的增加，DFB 的中心波长增加，功率谱密度也增加。
功率谱密度/dBm -2.642 -0.963 0.381 1.168 1.925 2.621
中心波长 1546.139nm
功率谱密度 -0.154dBm
纵模间隔 1.374nm
-20dB 单模带宽 0.174nm
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半导体激光器
二、 实验结果分析
当温度为 20.1℃时，通过对 DFB 的 P-I 曲线拟合（图 1 图 2） ，得到的阈值 电流为 11.73mA， 当温度为 24.9℃时 （图 3 图 4） ， 得到的阈值电流为 12.15mA. 通过对 F-P 的 P-I 曲线拟合（图 5 图 6）,得到的阈值电流为 9.19mA,与理论 值的相对误差为 ε=| 9.19 10 | 100 % 8.1%
功率谱密度/dBm -2.642 -2.834 -2.936 -3.129 -3.283 -3.334
固定温度改变电流(t=20℃)
表格 5
半导体激光器课程综述报告
目录一、半导体激光器的简介 (2)二、半导体激光器的原理 (2)三、基本结构和特征 (3)四、外文资料综述 (4)五、参考文献 (5)半导体激光器一、半导体激光器的简介半导体激光器（LD ）是指以半导体材料为工作物质的一类激光器。
其工作物质是采用直接带隙半导体材料构成的结形器件，受激辐射是由电子—空穴复合而产生的。
半导体激光器的发明推动了光电子技术蓬勃发展，特别是光纤通信事业的发展。
半导体激光器得到惊人的发展，是由于它具有一系列独特的特点：一，体积小，重量轻，激活面积约0.50.5mm mm ⨯。
二，效率高。
能量转换效率大于30%，外微分量子效率大于50%，内量子效率接近100%。
三，辐射波长范围大。
波长在0.325~34m μ之间。
从蓝绿光、红光到红外。
四，使用寿命长，在百万小时以上，即使在60C 环境温度下，其寿命达20万小时以上。
半导体激光器自诞生以来，已被广泛应用于光纤通信、激光打印、激光焊接、激光医学、泵浦固体激光器、军事、科研及光信息处理等方面。
二、半导体激光器的原理半导体激光器的基本原理是基于光子和半导体中的载流子的相互作用。
就基本原理而论，半导体激光器与其他类型的激光器没有根本区别，都是基于受激辐射光放大，必须实现粒子数反转分布条件和满足阈值条件。
在具有能带结构的半导体有源介质中，如果沿用气体、固体激光器的粒子数反转条件是令人费解的。
因为价带空穴的有效质量比导带电子的高一个数量级，因而价带电子态密度也要比导带高的多。
若要在半导体有源介质中实现粒子数反转，需要导带和价带 准费米能级之差大于或等于禁带宽度。
为了实现粒子数反转与阈值条件，使激光器产生相干输出，除了需要直接带隙半导体有源介质外，光子反馈谐振是实现上述条件的保证，这也是半导体激光器与发光二极管的区别。
从激光原理可知，激光器的工作原理是必须实现粒子数反转分布和阈值条件。
这些条件是依靠激光器的结构来实现的。
激光器的基本结构包括激光工作物质、光学谐振腔和激励源三部分。
半导体泵浦固体激光器实验报告
半导体泵浦固体激光器实验报告实验名称：半导体泵浦固体激光器实验实验目的：1. 了解半导体泵浦固体激光器的工作原理和基本结构；2. 学习激光器的调谐方法和测量激光器的光学特性；3. 熟悉激光器的使用，掌握激光器实验中的各种技能。
实验原理：半导体泵浦固体激光器是利用半导体激光二极管激发固体激光材料来产生激光的一种激光器。
其基本结构如图所示：
加个稳压电路吧
图2 稳定电路的原理图
此系统 主要将 NCP551 芯片作 为主要 部件。 它能提 供高精 度稳定 电压。
2
硬件系统的设计
系统驱动 电路结构 图
基准电压源 previous
电流驱动
单片机
该治疗仪的驱动电 路由基准电压、V-I 转换和反馈三部分 组成。基准电压主 要由NCP551来提供 高精度稳定电压来 完成。LD的输出功 率经过PD转化成电 压信号，再经由V-I 转化成电流，反馈 到输入端，以弥补 LD输出功率的变化。 加入购物车 从而稳定激光器的 光输出功率。
第十、十一周：完成系统软件及相关程序的设计
The end
请各位老师批评指正！
Thank you!
The unfinishe d
2、对温度控制电路，曾考虑过应用半导体制冷器和温度传 感器组成反馈电路进行控制。通过查找资料，可以将输出 功率输出PD，在经过V-I转换器的反馈来弥补LD输出功率的 变化。
系统主程序的设计和系统测试
4
工作进度及安排
第十三周：完成毕业设计论文
Game over
第十二周：完成系统的测试
LD
PD
3
硬件系统的设计
图 3
软 启 动 电 路 图
由于激光器半导体PN结的抗干扰性较差，瞬间电流/电压可能对其造 成不可修复的损坏。故在系统中加入软启动电路。其原理就是通过RC电 路滞后电压，使激光器两端的电压缓慢增加，以达到保护目的。
3
遇到的问题及未完成工作
The Challenge
1、针对双波长，有的研究是将两种不同波长的光通 过光波耦合技术合成一束激光输出。此技术较复杂， 且违背课题设计要求。故而采用较简单方式，将 808nm和980nm的半导体管芯组合成光纤输出组件。
半导体元件物理期中报告(精)
半導體元件物理期中報告班級：進院電二甲指導老師：林振漢學生：黃景杉學號： PD94009半導體製程密度技術精進後的權衡取捨一.前言：營運模式、商業模型（Business Model）能夠複製嗎？就資訊業與網路業而言似乎不太樂觀，從1990年代後期開始，許多資訊大廠期望像IBM一樣，走向資訊服務性質的營運模式，曾經是全球第二大的電腦公司：DEC就以此為目標積極轉型過，但結果是失敗，之後收併DEC的COMPAQ也期望朝服務方向發展，結果也一樣失敗，之後收併COMPAQ的HP也有往資訊服務的路線邁進，目前仍持續考驗中。
▲新加坡的晶圓代工廠：特許（Chartered）在其官方網站上所公佈的技術展望圖。
（圖片來源：）類似的，DELL的直銷模式似乎還未見第二家國際級業者獲得相似或相近的成功。
同樣的，在.com 領域中，大家只知道Portal有Yahoo，只知道Search Engine有Google，B2C是Amazon，C2C是eBay，除此之外無人知道同性質的第二名營運者是誰。
資訊業如此、網路業如此，半導體業又如何？台積電（TSMC）、聯電（UMC）在全球半導體產業一致的IDM營運風氣下創出了Foundry的晶圓製造代工模式，目前為止也似乎難見其他更佳的抄仿，包括新加坡的特許（Chartered）、中國大陸的中芯國際集成電路製造公司（Semiconductor Manufacturing International Corporation；SMIC）等，後續也有國際商業機器（IBM）、富士通（Fujitsu）試圖用更卓越的製造技術來爭取客戶，但之後也因服務方面的無形Know-how有待累積，目前也難論定成就。
▲一名英特爾（Intel）公司的技術人員對著攝影機前端持著晶圓（Wafer），晶圓上每個正方形或矩形即稱為裸晶（Die），裸晶即是微處理器的本體，再透過封裝測試之後即可出廠販售、使用，微處理器終將成為每部個人電腦系統中的「大腦，Brain」。
半导体激光器实习报告
半导体激光器实习报告在过去的一个月里，我有幸在一家半导体激光器公司进行实习。
这次实习让我对半导体激光器的生产和研发过程有了更深入的了解，也让我收获了许多实践经验。
在实习的第一周，我主要了解了半导体激光器的基本原理和生产流程。
半导体激光器是一种利用半导体材料产生的激光，它通过PN结的特性，在注入电流的作用下产生激光。
半导体激光器具有体积小、重量轻、功耗低、工作频率高等优点，因此在光电子技术、光纤通信、激光打印等领域得到广泛应用。
在实习的第二周，我参观了公司的生产线，并参与了半导体激光器的组装过程。
我学习了如何正确安装激光器芯片、如何搭建电路板、如何进行光纤耦合等操作。
在实践中，我深刻体会到了每一个环节的重要性，任何一个步骤的失误都可能导致激光器的性能下降。
在实习的第三周，我开始参与公司的研发项目。
我们团队主要研究如何提高半导体激光器的输出功率和稳定性。
通过实验和数据分析，我们发现通过优化芯片结构和提高封装质量可以有效提高激光器的性能。
在这个过程中，我学到了如何进行实验设计、如何处理实验数据、如何撰写实验报告等科研技能。
在实习的第四周，我有机会参观了一些半导体激光器的应用场景。
我们参观了激光打印机、激光切割机等设备的现场演示，看到了半导体激光器在这些领域的重要作用。
这让我更加深刻地认识到半导体激光器技术的价值和潜力。
通过这次实习，我不仅学到了半导体激光器的相关知识和技能，还锻炼了自己的团队合作和沟通能力。
在实习期间，我与团队成员密切合作，共同解决问题，取得了良好的成果。
同时，我也向公司的技术人员请教了许多问题，他们的热情指导和耐心解答让我受益匪浅。
总之，这次实习让我对半导体激光器行业有了更深入的了解，也为我未来的学习和工作打下了坚实的基础。
我相信，在今后的学习和工作中，我会不断运用和提升这次实习所学的知识和技能，为我国半导体激光器行业的发展贡献自己的力量。
半导体激光器实验报告
一、实验目的1. 熟悉半导体激光器的基本结构和工作原理。
2. 掌握半导体激光器的电学特性、光学特性及其调节方法。
3. 通过实验了解半导体激光器在光电子技术方面的应用。
4. 学习使用WGD6光学多道分析器等实验仪器。
二、实验原理半导体激光器是一种基于半导体的电致发光效应的激光器。
当电流通过p型和n型半导体材料形成的pn结时，电子和空穴在pn结的活性区内复合，释放出能量，产生光子。
这些光子在谐振腔中多次反射和放大，最终形成具有特定波长、相位和方向性的激光输出。
半导体激光器的主要结构包括：半导体材料、pn结、谐振腔、光学元件等。
其中，半导体材料是激光器的核心部分，决定了激光器的波长、功率和效率。
pn结是半导体激光器的能量源，谐振腔是激光器的放大器，光学元件则用于调节激光器的光路。
三、实验仪器与材料1. 半导体激光器及可调电源2. WGD6型光学多道分析器3. 可旋转偏振片4. 旋转台5. 多功能光学升降台6. 光功率指示仪四、实验步骤1. 连接仪器：将半导体激光器、可调电源、WGD6型光学多道分析器、可旋转偏振片、旋转台、多功能光学升降台和光功率指示仪连接好。
2. 调节激光器：调整可调电源，使激光器工作在阈值电流附近。
观察激光器输出光斑，调整激光器的光路，使光斑最小化。
3. 测量电学特性：记录激光器在不同电流下的输出功率，分析激光器的电学特性。
4. 测量光学特性：使用WGD6型光学多道分析器测量激光器的光谱特性，分析激光器的光学特性。
5. 调节光路：通过旋转偏振片和旋转台，观察激光器的输出光斑，调整光路，使光斑最小化。
6. 观察应用：观察激光器在光电子技术方面的应用，如光纤通信、激光雷达等。
五、实验结果与分析1. 电学特性：实验结果显示，随着电流的增加，激光器的输出功率逐渐增加，但在阈值电流附近，输出功率增加速率最快。
这表明半导体激光器具有饱和特性。
2. 光学特性：实验结果显示，激光器的光谱线为单色线，且光斑最小化。
半导体激光器件研究报告
半导体激光器件研究报告半导体激光器件研究报告一、研究背景半导体激光器件是一种利用半导体材料产生激光的器件，其具有小体积、高效率、低成本等优点，因此在光通信、光存储、激光医疗等领域有广泛应用。
随着光通信领域的快速发展，对半导体激光器件的需求也日益增加，因此对半导体激光器件的研究变得尤为重要。
二、研究目的本研究旨在通过对半导体激光器件的研究，提高其性能并探索新的应用领域。
具体目标包括：1. 研究各类半导体材料的激光器件制备方法，探索制备工艺的优化。
2. 提高半导体激光器件的光电转换效率，降低能量损耗。
3. 针对特定应用场景，设计新型的半导体激光器件结构，提高其功率输出和稳定性。
4. 综合考虑半导体激光器件的电性能、光学性能和热性能，优化器件的整体性能。
5. 探索半导体激光器件在光通信、光存储、激光医疗等领域的应用。
三、研究方法本研究将采用实验室研究与理论分析相结合的方法，具体包括：1. 实验室研究：通过搭建半导体激光器件制备实验平台，研究不同材料的激光器件制备方法，并对制备工艺进行优化。
同时，通过实验测试，评估不同器件的性能。
2. 理论分析：通过理论模拟和数值计算，分析半导体激光器件的光学特性、电学特性和热学特性，优化器件的设计与结构。
3. 综合分析：将实验结果与理论分析相结合，对半导体激光器件进行综合分析和评价。
四、研究预期成果通过本研究，我们预期能够获得以下成果：1. 对不同材料的半导体激光器件制备方法进行研究，探索制备工艺的优化方案。
2. 提高半导体激光器件的光电转换效率，降低能量损耗。
3. 设计新型的半导体激光器件结构，提高器件的功率输出和稳定性。
4. 优化器件的电性能、光学性能和热性能，提高整体性能。
5. 探索半导体激光器件在光通信、光存储、激光医疗等领域的应用。
以上为半导体激光器件研究报告的基本内容，具体研究细节将根据实际情况进行调整和补充。
To-CAN封装的半导体激光器的热分析及温控研究中期报告
To-CAN封装的半导体激光器的热分析及温控研究中
期报告
本次中期报告主要介绍了对To-CAN封装的半导体激光器进行热分
析和温控研究的进展情况。
首先，针对To-CAN封装的半导体激光器的热特性进行了分析。
通
过有限元仿真和实测数据分析，确定了To-CAN封装的半导体激光器的热点位置和温度分布情况。
发现其热点主要在激光器芯片、窄带滤波器和
光电二极管处，其中芯片温度最高，容易导致激光器性能衰减和寿命缩短。
此外，还研究了To-CAN封装的半导体激光器在不同工作温度下的发光特性和功率效率。
接着，对To-CAN封装的半导体激光器进行了温控研究。
通过外接
热电偶和热电调制器实现了对To-CAN封装的半导体激光器进行温控。
在此基础上，开展了温度模式对激光器发光谱和光功率的影响研究。
研究
结果表明，通过温控可以实现激光器发射波长的精确控制和功率稳定输出。
此外，还开展了To-CAN封装的半导体激光器在不同温度下的长期稳定性测试。
最后，对未来的研究工作进行了展望。
计划进一步研究To-CAN封
装的半导体激光器的热特性，优化封装设计，提高激光器的可靠性和使
用寿命。
同时，将研究温控技术在To-CAN封装的半导体激光器中的应用，实现更加精确的温度控制。
半导体激光器实验报告
实验13半导体激光器实验【实验目的】1.通过实验熟悉半导体激光器的电学特性、光学特性。
2.掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节。
3.根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用。
4.掌握WGD-6光学多道分析器的使用【仪器用具】半导体激光器及可调电源、WGD-6型光学多道分析器、可旋转偏振片、旋转台、多功能光学升降台、光功率指示仪【实验原理】1、半导体激光器的基本结构半导体激光器的全称为半导体结型二极管激光器，也称激光二极管，激光二极管的英文名称为laser diode，缩写为LD。
大多数半导体激光器用的是GaAs或GaAlAs材料。
P-N结激光器的基本结构和基本原理如图13-1所示，P-N结通常在N型衬底上生长P型层而形成。
在P区和N区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，这电流使得附近的有源区内产生粒子数反转（载流子反转），还需要制成两个平行的端面起镜面作用，为形成激光模提供必需的光反馈。
图13-1（a）半导体激光器结构图13-1（b ） 半导体激光器工作原理图2、半导体激光器的阈值条件阈值电流作为各种材料和结构参数的函数的一个表达式：)]1ln(21[8202R a Den J Q th +∆=ληγπ这里， Q η是内量子效率，0λ是发射光的真空波长，n 是折射率， γ∆是自发辐射线宽，e 是电子电荷，D 是光发射层的厚度， α是行波的损耗系数，L 是腔长，R 为功率反射系数。
图13-2半导体激光器的P-I特性图13-3 不同温度下半导体激光器的发光特性3、伏安特性伏安特性描述的是半导体激光器的纯电学性质，通常用V-I曲线表示。
V-I曲线的变化反映了激光器结特性的优劣。
与伏安特性相关联的一个参数是LD的串联电阻。
对V-I曲线进行一次微商即可确定工作电流（I）处的串联电阻（dV/dI）。
对LD而言总是希望存在较小的串联电阻。
图13-4典型的V-I曲线和相应的dV/dI曲线3、横模特性半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在。
半导体激光器实习报告
一、实习背景随着科技的飞速发展，半导体激光器作为光电子技术领域的重要器件，在通信、医疗、工业加工等领域发挥着越来越重要的作用。
为了更好地了解半导体激光器的工作原理和应用，提高自身的实践能力，我于近期在XX公司进行了为期一个月的半导体激光器实习。
二、实习目的1. 熟悉半导体激光器的基本结构、工作原理和特性；2. 掌握半导体激光器的制备、调试和应用技术；3. 提高动手操作能力，为今后的工作打下坚实基础。
三、实习内容1. 实习单位简介XX公司成立于2005年，是一家专注于光电子技术研发、生产和销售的高新技术企业。
公司拥有一支高素质的研发团队，具备完善的实验室设施和生产线，产品广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
2. 实习过程（1）学习半导体激光器基础知识实习期间，我首先学习了半导体激光器的基本结构、工作原理和特性。
在导师的指导下，我了解了激光产生的条件、半导体激光器的材料选择、结构设计以及阈值条件等知识。
（2）参观生产线在实习过程中，我参观了公司的生产线，了解了半导体激光器的制备过程。
从原材料的选择、制备工艺、封装测试等环节，我对半导体激光器的生产过程有了全面的认识。
（3）实际操作在导师的带领下，我进行了半导体激光器的调试和测试。
通过实际操作，我掌握了激光器的调试方法、参数调整技巧以及故障排除方法。
（4）项目参与在实习期间，我参与了公司一项关于半导体激光器在医疗领域的应用项目。
在导师的指导下，我负责部分实验数据的整理和分析，为项目提供了有力支持。
3. 实习收获（1）提高了理论知识水平通过实习，我对半导体激光器的基本知识有了更深入的了解，为今后的工作打下了坚实的基础。
（2）提升了动手操作能力在实习过程中，我学会了半导体激光器的调试和测试方法，提高了自己的动手操作能力。
（3）积累了实践经验通过参与项目，我积累了实践经验，为今后的工作积累了宝贵经验。
四、实习总结本次实习让我对半导体激光器有了更加全面的认识，提高了我的理论水平和实践能力。
半导体激光器特性测量实验报告
半导体激光器特性测量一、实验目的：1.通过本实验学习半导体激光器原理。
2.测量半导体激光器的几个主要特性。
3.掌握半导体激光器性能的测试方法。
二、实验仪器：半导体激光器装置、WGD-6型光学多道分析器、电脑等。
三、实验原理：WGD-6 型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD 接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D 采集单元，计算机组成。
该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。
光学系统采用C－T 型，如图M1 反射镜、M2 准光镜、M3 物镜、M4 转镜、G 平面衍射光栅、S1 入射狭缝、S2 光电倍增管接收、S3 CCD 接收。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0－2mm 连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝S1、S1 位于反射式准光镜M2 的焦面上，通过S1 射入的光束经M2 反射成平行光束投向平面光栅G 上，衍射后的平行光束经物镜 M3 成像在S2 上。
四、实验内容及数据分析1.半导体激光器输出特性的测量：a)将各仪器按照要求连接好；b)打开直流稳压电源，打开光多用仪；c) 将激光器的偏置电流输入插头接于稳压电源的电流输出端；d) 将激光器与光多用仪的输入端相连并使探头正好对激光器输出端，打开光多用仪； e) 缓慢增加激光器输入电流（0mA~36mA ），注意电流不要超过ＬＤ的最大限定电流（实验中不超过38mA ）。
从功率计观察输出大小随电流变化的情况； f) 记录数据； g) 绘图绘成曲线。
实验数据及结果分析： I （mA ） 1.02.03.04.05.06.07.0 8.09.010.011.0 12.0 P (uW) 0.40 0.80 1.25 1.75 2.25 2.85 3.54.255.05 5.956.98.0I （mA ） 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 P (uW) 9.310.7512.4514.5517.8522.941.0311.5753.51179.51594.51845.0根据以上实验数据绘制I —P 曲线:半导体激光器输出特性2004006008001000120014001600180020000510152025I(mA)P(uW)实验结果分析：通过半导体激光器的控制电源改变它的工作电流I ，测量对应的发光功率P ，以P 为纵轴，I 为横轴作图，描成曲线。
半导体激光器调研报告
半导体激光器调研报告
涉及的内容有：
一、研究背景及意义
半导体激光器是一种基于半导体复合结构的激光器，是一种具有高功率、高效率、高可靠性的激光源，大大提高了光源的性能。
半导体激光器
的研究对于推动新一代光技术和材料的发展具有重要意义，对提升人们生
活水平和发展社会经济有重要意义。
二、半导体激光器结构特点
半导体激光器有两种结构类型：带金属接触的半导体复合结构和晶体
材料复合结构。
带金属接触的半导体复合结构由两种不同类型的半导体，
即P型半导体和N型半导体构成，在这两种半导体之间插入金属接触器
（也称为金属接头），形成带金属接触的半导体复合结构。
晶体材料复合
结构是把一种半导体和一种晶体材料复合起来，其结构仅由两种材料构成，与前一种带金属接触的复合结构相对。
三、半导体激光器工作原理。
半导体激光器实验报告
半导体激光器实验报告课程：_____光电子实验_____学号：姓名：专业：信息工程南京大学工程管理学院半导体激光器一．实验目的（1）通过实验熟悉半导体激光器的光学特性（2）掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节（3）根据半导体激光器的光学特性考察其在光电技术方面的应用二．实验原理1.半导体激光器的基本结构半导体激光器大多数用的是GaAs或Gal-xAlxAs材料。
P-n结通常在n 型衬底上生长p型层而形成，在p区和n区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，电流使结区附近的有源区产生粒子数反转。
2.半导体激光器的阈值条件当半导体激光器加正向偏置并导通时，器件不会立刻出现激光震荡，小电流时发射光大都来自自发辐射，随着激励电流的增大，结区大量粒子数反转，发射更多的光子，当电流超过阈值时，会出现从非受激发射到受激发射的突变。
这是由于激光作用过程的本身具有较高量子效率的缘故，激光的阈值对应于：由受激发射所增加的激光模光子数（每秒）正好等于平面散射，吸收激光器的发射所损耗的光子数（每秒）。
3.横模和偏振态半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在。
每个模都由固有的传播常数和横向电场分布，这些模就构成了激光器中的横模。
横模经端面射出后形成辐射场，辐射场的角分布沿平行于结面方向和垂直于结面方向分别成为侧横场和正横场。
共振腔横向尺寸越小，辐射场发射角越大，由于共振腔平行于结面方向的宽度大于垂直于结面方向的厚度，所以侧横场小于正横场的发散角。
激光器的GaAs晶面对TE模的反射率大于对TM模的反射率，因而TE模需要的阈值增益低，TE模首先产生受激发射，反过来又抑制了TM模，另一方面形成半导体激光器共振腔的波导层一般都很薄，这一层越薄对偏振方向垂直于波导层的TM模吸收越大，这就使得TE模增益大，更容易产生受激发射，因此半导体激光器输出的激光偏振度很高。
4．纵模特性激光器二极管端面部分的反射的反馈导致建立单个或多个纵模特性。
实验报告半导体激光实验
一、实验目的1. 了解半导体激光器的基本原理和光学特性；2. 掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节；3. 根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用；4. 熟悉WGD6光学多道分析器的使用。
二、实验原理1. 半导体激光器的基本结构半导体激光器，全称为半导体结型二极管激光器，是一种利用半导体材料作为工作物质的激光器。
其基本结构包括工作物质、谐振腔和激励能源。
工作物质通常采用V族化合物半导体，如GaAs、MoSb等；谐振腔由两个平行端面构成，起到反射镜的作用；激励能源有电注入、光激励、高能电子束激励和碰撞电离激励等。
2. 半导体激光器的阈值条件半导体激光器的阈值电流是各种材料和结构参数的函数。
在满足阈值条件时，半导体激光器才能产生激光。
阈值电流表达式为：\[ I_{th} = \frac{L}{\eta} \frac{P}{h\nu} \]其中，\( I_{th} \) 为阈值电流，\( L \) 为有源层长度，\( \eta \) 为内量子效率，\( P \) 为注入功率，\( h \) 为普朗克常数，\( \nu \) 为发射光的真空波长。
3. 半导体激光器的光学特性半导体激光器的光学特性主要包括单色性好、高亮度、体积小、重量轻、结构简单、效率高、寿命长等。
三、实验仪器与设备1. 半导体激光器及可调电源；2. WGD6型光学多道分析器；3. 可旋转偏振片；4. 旋转台；5. 多功能光学升降台；6. 光功率指示仪。
四、实验步骤1. 搭建实验系统，连接各仪器设备；2. 调节可旋转偏振片，观察偏振光的变化；3. 调节旋转台，观察光斑在屏幕上的变化；4. 调节多功能光学升降台，观察光功率指示仪的读数；5. 使用WGD6型光学多道分析器，对半导体激光器的光谱进行测量；6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 通过调节可旋转偏振片，观察到偏振光的变化，验证了半导体激光器的偏振特性；2. 通过调节旋转台，观察到光斑在屏幕上的变化，验证了半导体激光器的准直特性；3. 通过调节多功能光学升降台，观察到光功率指示仪的读数变化，验证了半导体激光器的功率特性；4. 使用WGD6型光学多道分析器，对半导体激光器的光谱进行测量，得到激光波长、线宽等参数，进一步验证了半导体激光器的光学特性。
激光技术系列实验-实验报告
（1）按装置图连接好实验线路并检查，待检查无误后接通电源。 （2）打开激光器，调整光路是激光准直。 ①首先使激光束从光阑小孔通过，调整扫描干涉仪上下.左右位置，使光束正入射孔中 ②细调干涉仪板架上的两个方位螺丝， 以便使从干涉仪腔镜反射的最高的光点回到光阑 小孔的中心附近，此时表明入射光束和扫描干涉仪的光轴基本重合。 （3）将放大器的接收部位对准扫描干涉仪的输出端。 （4）连接好放大器、锯齿波发生器、示波器的的相应端口，并打开电源开关。 （5）观察使波器上频谱图，进一步细调干涉仪的两个方位螺丝，使谱线尽量强。 （6）分辨共焦腔球面扫描干涉仪的自由光谱区，确定示波器横轴上每 cm 所对应的频率数。 （7）观察多模激光器的模谱，记下波形及光斑图形（可在远场直接观察），同时 ①测出纵模间隔 ②由干涉仪的自由光谱区计算激光器相邻纵模间隔 ，并与理论值相比较 ③测出纵模个数，由纵模个数及相邻纵模间隔计算出激光器工作物质的增益线宽 四、实验结果与分析 1、氦氖激光器功率稳定性的测量 时间 规律 P（mw） 2:26 0.319 2:28 0.341 2:30 0.345 2:32 0.346 2:34 0.348 2:36 0.350
W =1.4826(2ep) D1/2 = 1.7456(2ep)
（2）实验步骤
(5)
如下图所示， 将刀口位于激光光斑边缘位置， 并将功率计置于刀口后面来测量未被刀口挡住 的激光光功率。
实验装置 1 为激光器，2 为装有螺旋测微器的刀口，3 为功率计。 测量此时激光的输出功率 （此时激光全部未进入功率计） 。 缓慢旋转螺旋测微器， 拉出刀口， 每 0.1mm（也可取最小精度 0.02mm）测一对应的激光功率 P，记录在设计的表格中。重复以 上动作，直到光斑全部进入光功率计，即功率计显示最大值，由此建立 P－x 曲线。数据拟 合及处理得出光斑尺寸及基横模的判断结果。 4、激光器的模式分析 He-Ne 激光器、激光电源、小孔光阑、共焦球面扫描干涉仪、锯齿波发生器、放大器、示波 器等。实验装置如下图
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>用半导休激光器光束进行熔覆与表面热处理的优势 √电光效率高 √材料吸收率高 √使用维护费用低 √光斑形状为矩形
√光强分布均匀等
材料加工
•激光熔覆
> 用于激光熔覆与表面热处理的半导体激光器
√功率： 1 〜 6kW ^ √光束质量：100 〜 400mm/mrad √光斑大小： 2 ×2mm2 > 广泛应用于电力、石化、冶金、钢铁、机械等工业领域
波长(μ m)
钢的吸收率(％) 铝的吸收率(％) 功率密度（W/cm2） 冷却系统制冷量（Kw） 雏护间隔时间（h） 2kW激光功枵（kW）
12
2 103 - 338 50 20-30，000 33
8
10，000 8
100
1，000 200
60
10，000 33 ps：YAG钇铝石榴石
材料加工
•半导体激光器在焊接领域的应用
激光光谱学中的应用
2、半导体激光器在实际中的具体应用
A.ROCCO等人利用在1. 997μm激射的单模DFB半导体激光器光谱仪分别 在Naple附近的Solfatara火山和意大利Eolian archipelago的Vulcano Island 监测了火山气体中的H2O和CO2。所测得的H2O和CO2浓度的不精确度为 1%到3%。 PhilipA.Martin利用近红外DFB半导体激光器装置遥感监测了路面上汽车 尾气中的CO和CO2气体。该装置的扫描周期为1s,在1h内可测取3600个 车辆,效率极高。
不同波长大功率半导体激光器应用
波长/nm 材料 应用 650 InGaAsP DVD技术 630-680 InGaAsP 医学应用 780 InGaAsP CD技术 780-860 InGaAsP 泵浦固体激 光器 808 InGaAsP 医学应用、 泵浦固体激 光器 1480
940-980
941
半导体激光器的应用
张小兴 20164208079
目录
半导体激光器的发展 半导体激光器的特性 半导体激光器的分类 半导体激光器的典型应用 半导体激光器市场及发展 新波长及其应用 总结
半导体激光器的发展
1962年：第一台半导体激光器是同质结的，即和普通的p-n结极管一样。这种 同质结激光器有源区的厚度为电 子扩散长度量级(微米量级)，阈值电 流密度需达到105A /cm2，因此只能在液氮温度(77 K)和脉冲状态下工作。
半导体激光器的分类
• 半导体激光器通常可以按照 半导体材料，发 射波长，器件的结构，输出功率进行分类。
• 大功率半导体激光器的种类:
单管：宽条形激光二极管
Bar条：线列阵激光二极管
叠层：面阵激光二极管
半导体激光器的典型应用
•主要应用领域
(1)通信与光储存
(2)材料加工 (3)泵浦光源
激光光谱学中的应用
1、半导体激光器在激光光谱学中的优势
⑴具有可调谐性：这是用于激光光谱学的半导体激光器的一个重要 的特性，其波长可通过改变温度或改变驱动电流来调谐。 ⑵具有高灵敏度：如对于某种气体只要选择合适的光谱波段就可测 出低于10-9的浓度。 ⑶具有高选择性：半导体激光器的谱线宽度可限制在多普勒宽度范 围内,从而可以减少谱线重叠，增加选择性。
不同熔覆方法的比较
激光溶暴与 热处理 设备 总体转换效率(％) 每小时费用($) 直接半导 体 激光器 35 1.5 0.8 40 13 103-106 轴流 co2激光器 6 10.0 10.6 半导体泵 YAG YAG激光器 激光器
灯泵 1
6 6.0 1.06 35 7 103-107
30.0 1.06 35 7 103-107
光信息存储
• 红光半导体激光器，目前最大的应 用 是光信息的存取。如用于CD、 VCD、 DVD读写光头、条形码扫 描是目前 最大的市场。 • 蓝、绿光波段的半导体激光器， 高容量信息存储 全彩色显示 对潜通信
材料加工
•激光熔覆
> 对耐磨性及耐腐蚀性要求较高的金属零件进行表而热处理或
i
激光制导
驾束制导：大功率半导体激光器可作为发射光源直接 用于激光驾束制导导弹。经空间编码的激光光束直接 指向目标导弹的弹尾接收器接收激光束中的编码信号 修正导弹的飞行轨迹直至击中目标。 激光主动制导 激光冲半导体激光器可用于激光测距。目前，测 距1公里的半导体激光测距机已经商品化，测距精度达几厘米。 美国国际激光系统公司的GRS00型激光测距机， 采用GaAs激光 器，脉宽40ns，发射角5mrad，测距3230m，重量10kg。
⑷波长易于调制：半导体激光器可用调制技术能够减少激光的过量 噪声。 ⑸光谱纯度高。通常半导体激光器在测定谱区重复扫描，所记录的 吸收光谱是特定时间间隔内的平均结果，因而信噪比大为提高。
激光光谱学中的应用
1、半导体激光器在激光光谱学中的优势
如图即为“SPECD ILAS V-763-OXY”VCSEL（垂直腔面发射激光器）所探测 的O2吸收光谱（半导体激光器的工作温度Top=10℃，Iset=4. 6 mA,加32 Hz， 10.6 mV的锯齿波, 256次平均）。可以看出，通过改变工作电流很容易地 得到O2的两个吸收峰，无模式跳跃。
用760 nmVCSEL激光器测得O2的吸收峰
激光光谱学中的应用
2、半导体激光器在实际中的具体应用
UlfGustfsson应用半导体激光吸收光谱技术采用直接吸收测量技术同时监 测了燃烧器中CH4，H2O及O2。该实验是运用基于两个近红外半导体激光 器的差频体系实现的。
Kai-Uwe Ple-ban利用基于760 nmVCSEL激光器的GM700-1C传感器快速地测 量了汽车排气口气体流体中的O2浓度。
半导体激光器在医疗上的应用
牙科：近几年来, 在美国由以色列牙医发明的激光无损伤性牙体美白 技术,获得FDA认可,激光牙体美白的方法在美国获得普及应用。美国 LaserSmile公司生产的半导体diode激光牙齿美白治疗仪能有效改善色 泽不良牙体的颜色,尤其对黄染牙效果显著,不失为一种安全、简便、 无损伤的新方法。 外科针灸理疗科：弱激光照射可以刺激局部血液循环、促进细胞生长、 调整组织机能、提高机体免疫力、缓解痛症及 促使创伤愈合等。激 光针刺与传统针灸相比,具有无痛、无菌、安全、操作简便、易控制 剂量等优点,兼有针和灸的双重作用,在内科、外科、牙科、皮肤科、 妇产科、中医科、耳鼻喉科等领域都越发引起人们的关注,正成为一 种有效的临床治疗方法。
汽车工业精密点焊 热传导焊接
管道的轴向焊接
• 用 于 薄 片金 属焊接 的 半导 体激光 器，焊 接材料 的厚度 为 0.1 〜 2.5mm 功 率 为 3 00 〜 3000W 光 束 质 量 为 40 〜 150 mm·mrad 光 斑 大 小 为 0.4 〜 1.5mm，。 • 大 功 率 半导 体激光 器焊接 的优点 热量输入低，零件的扭曲变形小 可 进 行 高 速 焊接， 焊缝光 滑美观 非 常 适 合 工 业焊接 的不同 需要， 它将逐 渐取代 传统的 焊接方 法
激光雷达
激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。 具有极高的角分辨率、距离分辨率、速度分辨率高、测速范围 广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比微波雷达的体 积和重量小等 激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术 利用直接调制激光二极管技术的无扫描成像雷达具有极大地军 事应用前景。
泵浦光源
•半导体激光器泵浦固体激光器(DPSSL)是大功率半导体激 光器应用最多的
领域。作为泵浦光源，半导体激光器有着 其它光源不可取代的优越性。 2、性能可靠、寿命长：激光二极管的寿命大大长于闪光灯，达15000小时 以上，闪光灯的寿命只有300—1000小时。激光半导体的泵浦能量稳定性好， 比闪光灯泵浦优一个能量级，性能可靠，可制成全固化器件。运行寿命长， 成为至今为止唯一无需维护的激光器，尤其适用于大规模生产线。 3、输出光束质量好：由于半导体泵浦激光的高转换效率，减少了激光工作 物质的热透镜效应，大大改善了激光器的输出光束质量，激光光束质量已 接近理论极限。
1967年：出现的单异质结半导体激光器由两种不同带隙的半导体材料薄层所组成， 利用高带隙势垒的阻挡作用，使阈值电流密度降低了一个数量级，并实 现了在室温下脉冲工作。
半导体激光器的发展
1970年: 双异质结激光器出现。双异质结激光器是将窄带隙并具有高折射率的 半导体材料夹在两个宽带隙并具有低折射率的半导体材料之间，因而 可以利用带隙势垒和光波导将载流子和光子有效地限制在有源区内。 从而使阈值电密度又降低了一个数量级，并实现了室温下连续工作。
激光医疗及美容
大功率半导体激光器在激光医疗中也具有很重要的应用，如激 光手术刀、光能治疗、激光针灸、脱毛和除发。
高功率半导体激光器在医疗中的主要应用
波长/nm 810，830，980 800，810 980 1450
操作模式 连续 脉冲 脉冲 脉冲
医疗应用 激光手术刀 脱毛 祛皱 祛斑、祛皱
半导体激光器在医疗上的应用
1978年：出现的量子阱激光器是把窄带隙超薄层夹在两个宽带隙势垒薄层之间， 由于有源层的厚度被减少到同电子德布罗意波长(约为10 nm)差不多， 即量子化尺寸。
半导体激光器的特性
•转换效率高：>70%。
•体积小：<1 mm3
•寿命长可达数十万小时
•输出波长范围广：0.6-1.1um，2〜3um
•易调制：直接调制 •缺点：发散角大，光束质量差
(4)光谱学中的应用
(5)激光医疗及美容
光通信
• 光纤通讯领域是半导体激光器应用的最大市场 • 1.3μ m和1.55μ m的InGaAsP/lnP半导体激光器是通讯用半 导体激光器光源 • 0.98μ m和1.48μ mLD是掺银光纤放大器的泵浦源，掺铒光 纤放大器可用作光发射机的功率放大、线路放大、再生中 继、接收机的前置放大等。