это полупроводниковый лазерный источник, использующий p-n переход в качестве активной среды для усиления.
Он представляет собой полупроводниковый лазер, накачиваемый электрическим током, где усиление происходит за счет тока, проходящего через p-n или p-i-n структуру. В этой гетероструктуре электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию, кратную энергии фотона.、
Этот процесс может быть как спонтанным, так и стимулированным входным фотоном, что приводит к оптическому усилению, а при использовании оптической обратной связи в резонаторе можно добиться генерации лазера. В статье "Полупроводниковый лазер" более подробно описан процесс усиления света в полупроводниках.
Лазерный диод может быть использован как одиночный лазерный диод, так и в виде массива нескольких диодов.
Большинство полупроводниковых лазеров базируются на лазерных диодах, но также существуют и другие полупроводниковые лазеры, которые работают на оптическом накачивании и, следовательно, не требуют структуры типа p-n, и поэтому не являются лазерными диодами.
На практике лазерные диоды могут иметь различные формы, работая при разных выходных мощностях, длинах волн и других характеристиках:
- Маленькие боковые излучатели LD производят лучи мощностью от нескольких милливатт до 0,5 ватта и имеют высокое качество луча. Их выходной луч может излучаться в свободное пространство или связываться с одномодовым оптоволокном.
- Маленькие LD, похожие на распределенные обратноотражающиеся лазеры (DFB-лазеры) или лазеры с распределенной обратной решеткой (DBR-лазеры) с коротким резонатором, могут обеспечивать работу на одной частоте и, в некоторых случаях, обладать настраиваемой длиной волны.
- Внешние лазерные диоды включают лазерный диод в качестве усиливающей среды длинного резонатора лазера с другими оптическими элементами, такими как зеркала или дифракционные решетки. Они также настраиваемы по длине волны и имеют небольшую спектральную ширину.
- Лазерные диоды большой площади (также известные как широкополосные лазерные диоды, лазерные массивы или высокоинтенсивные лазерные диоды) имеют выходную мощность в несколько ватт. Их качество луча ниже, чем у LD малой мощности, но лучше, чем у двумерного массива диодов. Конусообразные лазеры большой площади обеспечивают лучшее качество луча и яркость.
- Плоские волноводные лазеры, также известные как SCOWL, содержат усиливающую область с несколькими квантовыми ямами внутри большой волноводной структуры, способной генерировать ваттовые лучи с дифракционным пределом и круглой формой.
- Лазерные массивы высокой мощности включают в себя ряд крупных излучателей, генерирующих лучи мощностью в несколько десятков ватт. Помимо повышения мощности, они имеют более низкое качество луча по сравнению с лазерами малой мощности.
Лазерные диоды могут излучать луч в свободное пространство или быть связанными с оптоволокном. Последнее особенно удобно в приложениях, таких как оптоволоконные лазеры и оптоволоконные усилители.
Почти все электрически накачиваемые полупроводниковые лазеры являются лазерными диодами, исключение составляют лазеры на каскаде квантования. Другие полупроводниковые лазеры используют оптическую накачку и, следовательно, не требуют структуры типа p-n, так что они не являются лазерными диодами.