在科技飛速發(fā)展的今天，激光技術(shù)已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，而激光二極管作為上世紀60年代發(fā)明的一種關(guān)鍵光源半導(dǎo)體激光器，更是憑借其獨特的性能，成為了現(xiàn)代科技中不可或缺的組成部分。
激光二極管最大的特點便是相干性高。激光二極管能夠產(chǎn)生波長及相位等性質(zhì)完全一樣的光，這種高度一致的特性使得它在眾多應(yīng)用場景中脫穎而出。與普通光源發(fā)出的雜亂無章的光不同，激光二極管發(fā)出的光具有高度的方向性和單色性，就像一群訓(xùn)練有素的士兵，整齊劃一地朝著一個方向前進。
讓我們深入了解一下激光二極管的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理。如上圖所示，激光二極管的核心是一個砷化鎵P - N結(jié)，這就如同是一個精密的“光子工廠”。
在P - N結(jié)的兩端，裝有反射鏡，其中一面是全反射鏡，能夠?qū)⑷肷涞墓庾尤糠瓷浠厝ィ涣硪幻鎰t是部分反射鏡，允許一部分光子透過。當給激光二極管施加正向電壓時，電子與空穴就像被吸引的磁鐵一樣，在結(jié)區(qū)迅速復(fù)合，并在這個過程中產(chǎn)生光子。這些光子就像是剛剛誕生的“小精靈”，在兩反射鏡之間來回反射。每一次反射，都會激發(fā)更多的原子產(chǎn)生相同的光子，這一過程被稱為受激發(fā)射，從而實現(xiàn)光的放大。
當正向電流超過特定閾值時，就如同給這個“光子工廠”注入了足夠的能量，腔內(nèi)的光子數(shù)量急劇增加，達到足夠數(shù)量并持續(xù)振蕩。最終，這些光子從部分反射鏡輸出，形成一束高強度、單色、相位一致的相干激光。這束激光就像是一把鋒利的光劍，具有強大的能量和精確的方向性。相反，如果電流不足閾值，那么激光二極管就只能發(fā)出類似LED的非相干光，無法形成具有高度相干性的激光。
簡單來說，如上圖所示，注入電流產(chǎn)生的光在兩鏡片間往返放大，直至達到激光振蕩的條件。從這個角度看，激光二極管也可以被視為一種經(jīng)過反射鏡放大光的發(fā)光LED，只不過它所產(chǎn)生的光具有更高的品質(zhì)和更獨特的性能。
激光二極管以其獨特的相干性、高強度和單色性，在通信、醫(yī)療、工業(yè)加工等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著科技的不斷進步，相信激光二極管將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出它的無限潛力，為人類的發(fā)展和進步做出更大的貢獻。
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