Die Laser werden nach ihrer Struktur klassifiziert: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: verteilte Rückkopplung, DBR: verteilter Bragg-Reflektor, QW: Quantentopf, VCSEL: oberflächenreflektierter Laser mit vertikalem Hohlraum.
(1) Die Laserdiode vom Fabry-Perot-Typ (FP) besteht aus einer epitaktisch gewachsenen aktiven Schicht und einer Begrenzungsschicht auf beiden Seiten der aktiven Schicht, und der Resonanzhohlraum besteht aus zwei Spaltungsebenen des Kristalls und der aktiven Schicht Kann vom N-Typ sein, kann aber auch vom P-Typ sein. Aufgrund der Existenz einer Heteroübergangsbarriere aufgrund der Bandlückendifferenz können in die aktive Schicht injizierte Elektronen und Löcher nicht diffundieren und in einer dünnen aktiven Schicht eingeschlossen werden, so dass selbst ein kleiner Strom fließt, was andererseits leicht zu realisieren ist Andererseits hat die aktive Schicht mit schmaler Bandlücke einen größeren Brechungsindex als die Begrenzungsschicht, und das Licht wird in einem Bereich mit einem hohen Zinssatz konzentriert, sodass es auch auf die aktive Schicht beschränkt ist. Wenn das elektrische F, das die invertierte Bifurkation in der aktiven Schicht bildet, vom Leitungsband zum Valenzband (oder Verunreinigungsniveau) übergeht, werden die Photonen mit den Löchern kombiniert, um Photonen zu emittieren, und die Photonen werden in einem Hohlraum mit zwei Spaltungen gebildet Flugzeuge. Die Ausbreitung der hin- und hergehenden Reflexion wird kontinuierlich verbessert, um den optischen Gewinn zu erzielen. Wenn der optische Gewinn größer ist als der Verlust des Resonanzhohlraums, wird der Laser nach außen abgestrahlt. Der Laser ist im Wesentlichen ein stimulierter emittierender optischer Resonanzverstärker.
(2) Laserdiode mit verteilter Rückkopplung (DFB) Der Hauptunterschied zwischen ihr und der Laserdiode vom FP-Typ besteht darin, dass sie keine konzentrierte Reflexion des Hohlraumspiegels aufweist und ihr Reflexionsmechanismus nur durch das Bragg-Gitter auf dem Wellenleiter mit aktiver Fläche bereitgestellt wird erfüllt Die Apertur des Bragg-Streuprinzips. Es kann im Medium hin- und herreflektiert werden, und der Laser erscheint, wenn das Medium eine Besetzungsumkehr erreicht und die Verstärkung die Schwellenwertbedingung erfüllt. Diese Art von Reflexionsmechanismus ist ein subtiler Rückkopplungsmechanismus, daher der Name Laserdiode mit verteilter Rückkopplung. Aufgrund der frequenzselektiven Funktion des Bragg-Gitters weist es eine sehr gute Monochromatizität und Direktionalität auf; Da außerdem keine Kristallspaltungsebene als Spiegel verwendet wird, ist die Integration einfacher.
(3) Laserdiode mit verteiltem Bragg-Reflektor (DBR). Der Unterschied zur DFB-Laserdiode besteht darin, dass sich ihr periodischer Graben nicht auf der Oberfläche des aktiven Wellenleiters, sondern auf dem passiven Wellenleiter auf beiden Seiten des Wellenleiters der aktiven Schicht befindet. Ein passiver periodischer Wellenleiter fungiert als Bragg-Spiegel. Im spontanen Emissionsspektrum können nur Lichtwellen in der Nähe der Bragg-Frequenz eine wirksame Rückkopplung liefern. Aufgrund der Verstärkungseigenschaften des aktiven Wellenleiters und der Bragg-Reflexion des passiven periodischen Wellenleiters kann nur die Lichtwelle in der Nähe der Bragg-Frequenz die Schwingungsbedingung erfüllen und dadurch den Laser aussenden.
(4) Quantum Well (QW)-Laserdioden Wenn die Dicke der aktiven Schicht auf die De-Broglie-Wellenlänge (λ 50 nm) oder im Vergleich zum Bohr-Radius (1 bis 50 nm) reduziert wird, ändern sich die Eigenschaften des Halbleiters grundlegend. Veränderungen in der Energiebandstruktur des Halbleiters und in den Ladungsträgermobilitätseigenschaften werden einen neuen Effekt haben – den Quanteneffekt, der entsprechende Potentialtopf wird zu einem Quantentopf. Wir nennen die LD mit Übergitter und Quantentopfstruktur eine Quantentopf-LD. Mit einem Trägerpotentialtopf LD wird ein einzelner Quantentopf (SQW) LD bezeichnet, und ein Quantentopf LD mit n Trägerpotentialtopf und einer (n+1)-Barriere wird als Multi-Precharge-Topf (MQW) LD bezeichnet. Die Quantentopf-Laserdiode hat eine Struktur, bei der die aktive Schichtdicke (d) einer allgemeinen Doppel-Heterojunction-Laserdiode (DH) mehrere zehn Nanometer oder weniger beträgt. Quantentopflaserdioden bieten die Vorteile eines niedrigen Schwellenstroms, eines Hochtemperaturbetriebs, einer schmalen Spektrallinienbreite und einer hohen Modulationsgeschwindigkeit.
(5) Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL). Sein aktiver Bereich befindet sich zwischen zwei Einschlussschichten und stellt eine Doppel-Heterojunction-Konfiguration (DH) dar. Um den Injektionsstrom im aktiven Bereich zu begrenzen, wird der Implantationsstrom mithilfe vergrabener Herstellungstechniken vollständig in einem kreisförmigen aktiven Bereich begrenzt. Seine Hohlraumlänge ist in der Längslänge der DH-Struktur vergraben, im Allgemeinen 5 bis 10 µm, und die beiden Spiegel seines Hohlraums sind nicht mehr die Spaltungsebene des Kristalls, und sein einer Spiegel befindet sich auf der P-Seite (Schlüssel). Der andere Die Seite des Spiegels ist auf der N-Seite (der Substratseite oder der Lichtaustrittsseite) platziert. Sie bietet die Vorteile einer hohen Lichtausbeute, einer extrem niedrigen Arbeitsenthalpie, einer hohen Temperaturstabilität und einer langen Lebensdauer.
