激光二極管包括單異質結(SH)、雙異質結(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點，是市場應用的主流產品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優(yōu)點，但其輸出功率小(一般小于2mW)，線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統(tǒng)中的應用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號。在雙向光接收機的回傳模塊中，上行發(fā)射一般都采用量子阱激光二極管作為光源。

激光的產生在光輻射中存在三種輻射過程，一是處于高能態(tài)的粒子自發(fā)向低能態(tài)躍遷，稱之為自發(fā)輻射;二是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，稱之為受激輻射;三是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收。自發(fā)輻射，即使是兩個同時從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子，它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同，但受激輻射就不同，當位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。

在激光器中，發(fā)生的輻射就是受激輻射，它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。任何的受激發(fā)光系統(tǒng)，即有受激輻射，也有受激吸收，只有受激輻射占優(yōu)勢，才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢，只有粒子的平衡態(tài)被打破，使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為粒子數(shù)反轉)，才能發(fā)出激光。

產生激光的三個條件是：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉、滿足閾值條件和諧振條件。產生光的受激發(fā)射的首要條件是粒子數(shù)反轉，在半導體中就是要把價帶內的電子抽運到導帶。為了獲得粒子數(shù)反轉，通常采用重摻雜的P型和N型材料構成PN結，這樣，在外加電壓作用下，在結區(qū)附近就出現(xiàn)了粒子數(shù)反轉—在高費米能級EFC以下導帶中貯存著電子，而在低費米能級EFV以上的價帶中貯存著空穴。實現(xiàn)粒子數(shù)反轉是產生激光的必要條件，但不是充分條件。

要產生激光，還要有損耗極小的諧振腔，諧振腔的主要部分是兩個互相平行的反射鏡，激活物質所發(fā)出的受激輻射光在兩個反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大。只有受激輻射放大的增益大于激光器內的各種損耗，即滿足一定的閾值條件：P1P2exp(2G - 2A) ≥ 1(P1、P2是兩個反射鏡的反射率，G是激活介質的增益系數(shù)，A是介質的損耗系數(shù)，exp為常數(shù))，才能輸出穩(wěn)定的激光，另一方面，激光在諧振腔內來回反射，只有這些光束兩兩之間在輸出端的相位差Δф =2qπ q=1、2、3、4。時，才能在輸出端產生加強干涉，輸出穩(wěn)定激光。設諧振腔的長度為L，激活介質的折射率為N，則Δф=(2π/λ)2NL=4πN(Lf/c)=2qπ，上式可化為f=qc/2NL該式稱為諧振條件，它表明諧振腔長度L和折射率N確定以后，只有某些特定頻率的光才能形成光振蕩，輸出穩(wěn)定的激光。這說明諧振腔對輸出的激光有一定的選頻作用。

何謂像散差 (As)?

激光二極管接合部在垂直方向和水平方向上外觀的焦點位置不同。將這2個焦點間的距離定義為像散差 (As)。

像散差 (As)：測量方法

像散差通過[圖1]所示的刀緣法測量。

將半導體激光器的光束用刀緣從一側切下去。

[圖1]

如果對通過刀緣的光量和刀緣的位置(X)進行繪圖，就能得到激光束的積分值。[圖2]

[圖2]

通過將其微分，可以測量光束直徑(半值全角)。[圖3]

[圖3]

移動半導體激光器的端面位置 (Z) ，測量光束直徑。

繪制與半導體激光器的接合方向垂直、水平的各方向的光束直徑和端面位置。[圖4]

從2個光束直徑的最小值的位置可求得像散差。

[圖4]

LD使用注意事項

1) 由于與其他的分立式產品相比，ESD水平非常低，因此如果在正向上加入浪涌，則過量發(fā)光，導致端面損壞，激光無法振蕩。

ESD：Electro Static Discharge 的簡稱，意思是靜電放電。

2) 使用時，請不要觸摸作為鏡片發(fā)揮作用的端面。

(其他的分立式產品通常可以將端面作為"裁切余量"使用 。)