光纖傳感第二章第2節(jié)光源2015學(xué)

1、第二節(jié) 光纖傳感用光源物體的熱輻射一、物體發(fā)光的基本形式n熱輻射n發(fā)光輻射（1）熱輻射：n任何物質(zhì)溫度只要高于熱力學(xué)溫度0K，它就一定要不斷地發(fā)射電磁輻射，稱之為熱輻射。因?yàn)榕c溫度有關(guān)，又被稱作溫度輻射。n在這種發(fā)射過程中，只要通過加熱維持物體的溫度不變，物體就可以不改變內(nèi)能持續(xù)不斷地發(fā)射電磁波。n固體、液體、甚至相當(dāng)厚的氣體在內(nèi)的任何物體都有這種輻射發(fā)生。溫度低（如室溫下）時(shí)，發(fā)射不可見的紅外線；加熱到500左右，開始發(fā)射部分暗紅外的可見光；溫度更高時(shí)，發(fā)射波長更短，大約1500 時(shí)，開始發(fā)射白光，其中還有相當(dāng)多的紫外線。特點(diǎn)： 在任何溫度下都向外輻射能量，輻射光譜連續(xù)，輻射的能量大小及按波

2、長的分布都與溫度有關(guān)。 一般情況下，它不僅與物體溫度有關(guān)，還與物體的表面特征有關(guān)。例如：一個(gè)玻璃棒上有黑色斑點(diǎn)，當(dāng)玻璃被加熱，黑色斑點(diǎn)處顯得更亮，這說明吸收最多的地方發(fā)射也最多。 （2）發(fā)光輻射 主要借助于其他一些外來激發(fā)過程而獲得能量產(chǎn)生輻射發(fā)射的。n電致發(fā)光：物體中的原子在由電場(chǎng)加速的電子作用下，被激發(fā)到激發(fā)狀態(tài)，當(dāng)它返回到正常狀態(tài)時(shí)將產(chǎn)生輻射；n光致發(fā)光：物體被光照射而引起的自身發(fā)射，如熒光（激發(fā)停止后，持續(xù)時(shí)間小于108s的發(fā)光），磷光（ 激發(fā)停止后，持續(xù)時(shí)間大于108s的發(fā)光）； n化學(xué)發(fā)光：由于化學(xué)反應(yīng)引起發(fā)光；n熱發(fā)光：物體被加熱到一定溫度后引起發(fā)光。它與熱輻射不同，只有達(dá)到一定

3、溫度后才開始發(fā)光，而熱輻射在任何溫度下都產(chǎn)生發(fā)射。n陰極發(fā)光：通過電子轟擊而使固體發(fā)光，如某些礦物。 發(fā)光輻射是是非平衡發(fā)射，不能用溫度描述，光譜不是連續(xù)譜，是帶光譜和線光譜。輻射定律1、基爾霍夫定律 n基爾霍夫：德國物理學(xué)家，18241887 ，電學(xué)方面，電路計(jì)算，擴(kuò)展了歐姆理論；光學(xué)方面，研究光譜，利用吸收光譜研究星體外層空間化學(xué)成分；研究熱輻射，提出基爾霍夫定律。n任何物體在熱平衡狀態(tài)時(shí)，從周圍吸收輻射的能量恰好等于本身因輻射而減少的能量。此時(shí)，物體的狀態(tài)可用一個(gè)確定的溫度值來表征。n基爾霍夫定律指出，在一定溫度下，物體對(duì)某波長光的吸收率 與該物體發(fā)射該波長光的輻出度 成正比，而且比例系

4、數(shù)對(duì)任何物體都一樣。n在真空絕熱的密閉腔中，熱平衡下，物體發(fā)射的功率等于它所吸收的功率，而且對(duì)任意波長成分都一樣。n其中 為投射到物體表面的輻照度。T,),(TM TETTM,TE,.,2211TTMTTM顯然，該式對(duì)任何物體都成立，表明一個(gè)好的吸收體，一定也是一個(gè)好的發(fā)射體。任何物體的光譜輻出度與光譜吸收率的比例系數(shù)與物體性質(zhì)無關(guān)，等于真空容器的光譜輻照度TETTM,TE,n 對(duì)任何物體都一樣，設(shè)想有這樣一個(gè)物體，其光譜吸收率 ，它對(duì)任何波長的入射輻射都能完全吸收。稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。TE,1,T1,),(TMTEb表示黑體，黑體的光譜輻出度就是真空容器的光譜輻照度。黑體是一種特殊物體，

5、在所有物體中，它吸收率最大，發(fā)射本領(lǐng)也一定最大。對(duì)任何物體，只要能測(cè)量出其吸收率，就可計(jì)算出其光譜輻出度),(,TMTTMbn自然界不存在理想黑體: 按照黑體概念，在任何溫度下，能夠全部吸收任何波長的入射輻射功率，在常溫下，黑體一定看上去是黑色的，優(yōu)質(zhì)煤炭吸收率大約90，遠(yuǎn)處的窗孔吸收率。n人工黑體模型：光線要在容器壁上多次反射后才能從小孔射出，小孔的吸收率對(duì)于所有波長幾乎都等于?？瓷先ナ且粋€(gè)很黑的洞。根據(jù)基爾霍夫定律，小孔的輻出度將接近面積等于孔面積的黑體的輻出度。2、維恩定律、維恩定律n小孔是黑體，外壁不是黑體，所以這與基爾霍夫定律一致。n在一定溫度下，三小孔外表面發(fā)射的功率密度各不相同，

6、但三小孔內(nèi)發(fā)射功率密度相等，說明黑體輻出曲線只決定于黑體的熱力學(xué)溫度，與構(gòu)成黑體的物質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。n黑體光譜輻出度隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)極大值，對(duì)應(yīng)峰值輻射波長。n黑體光譜輻出度曲線隨溫度整體升高下降，各曲線不相干。n黑體光譜輻出度曲線下面積代表黑體總輻出度n黑體輻射的峰值輻射波長 與黑體溫度之間關(guān)系。高溫測(cè)溫儀多工作在短波處，低溫測(cè)溫儀多工作在長波處。),(TMbm dTMTMbb,0)(2898KmTmm用鎢、鉭、銅分別做成三個(gè)空腔黑體輻射源，并且把每個(gè)空腔都加熱到相同的溫度，保持溫度不變，用分光光譜儀測(cè)量空腔的熱輻射可得到光譜輻出度曲線3、斯忒潘波爾茲曼定律、斯忒潘波爾茲曼定律n

7、1879年，斯忒潘發(fā)現(xiàn)：黑體總輻出度與熱力學(xué)溫度的四次方呈正比n斯忒潘波爾茲曼定律： 黑體總輻出度與熱力學(xué)溫度之間是一個(gè)非線性關(guān)系，n通過 的測(cè)量，可以十分靈敏地測(cè)量出熱力學(xué)溫度。是紅外測(cè)溫原理。TdTTMTdMbb4)()( TMb)(106687. 5),()(42840KmWTdTMTMbb4.普朗克公式普朗克公式 黑體輻出度公式， 可簡(jiǎn)寫成KmkhcCmmWhcCTCCTMBb4224831251104388. 1)(107415. 321exp1),(1exp12,53TkhchcTMBbC1、C2分別為黑體第一輻射常數(shù)和第二輻射常數(shù)n 實(shí)際上描述了實(shí)際物體的輻射特性與黑體輻射特性的

8、差別，引入一個(gè)物體的發(fā)射率 代替吸收率更符合邏輯。n 與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù)有關(guān)，表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于1的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律，只要知道了物體的發(fā)射率，就知道了任何物體的輻射特性。 n所以進(jìn)行高溫測(cè)量時(shí)用到的近似黑體的譜功率密度輻出度公式為),(,TMTTMbT,T,1exp),(251TCCTM由于5. 高溫測(cè)量高溫測(cè)量T,光纖傳感器的光源在光纖傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)際使用中，要對(duì)諸因素綜合考慮n光源的體積盡量小，以利于它與光纖耦合；n光源發(fā)出的光波長應(yīng)合適，減少光在光纖中傳輸?shù)膿p失；n光源要有足夠亮度，提高傳感器的輸出信號(hào);n光源穩(wěn)定性好、噪聲小、

9、安裝方便和壽命長;n光源與光纖耦合時(shí)，希望耦合效率高，這與光源的光強(qiáng)、波長及光源發(fā)光面積等有關(guān)，也與光纖的粗細(xì)、數(shù)值孔徑有關(guān)。它們之間耦合的好壞，取決于它們之間匹配程度。熱光源n 熱光源的主要原理是由電流加熱合適的材料使其產(chǎn)生熱輻射。典型的熱光源是鎢燈，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便且具有連續(xù)光譜。n問題： 1. 光源的穩(wěn)定性：鎢絲產(chǎn)生的光電流正比于燈絲電壓的34次冪，為了保證提供較穩(wěn)定的光功率就必須具有高穩(wěn)定性的電源和電路； 2. 調(diào)制速率的限制：一般采用機(jī)械斬波器，其頻率通常低于1kHz，在很多光纖傳感器的應(yīng)用中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。一般適用于光纖束或粗芯光纖實(shí)際光纖傳感器的設(shè)計(jì)中一般不提倡選用

10、此種光源。 一、白熾燈工作原理：n熱物體都會(huì)向空間發(fā)出一定的光輻射，基于這種原理的光源稱為熱輻射光源。物體溫度越高，輻射能量越大，輻射光譜的峰值波長也就越短。白熾燈就是一種典型的熱輻射光源。n電流通過燈絲（鎢絲，熔點(diǎn)達(dá)3000多攝氏度）時(shí)產(chǎn)生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達(dá)2000攝氏度以上，燈絲在處于白熾狀態(tài)時(shí)發(fā)出光。燈絲的溫度越高，發(fā)出的光就越亮。故稱之為白熾燈。白熾燈發(fā)光時(shí)，大量的電能將轉(zhuǎn)化為熱能，只有極少一部分可以轉(zhuǎn)化為有用的光能。 n白熾燈發(fā)出的光是全色光，但各種色光的成份比例是由發(fā)光物質(zhì)（鎢）以及溫度決定的。透過玻璃泡的光譜部分大約 。n白熾燈的壽命跟燈絲的溫度有

11、關(guān)，因?yàn)闇囟仍礁撸瑹艚z就越容易升華n抽出空氣的燈泡內(nèi)充進(jìn)惰性氣體，目的在于抑制燈絲蒸發(fā)。在同樣壽命下，充氣燈可提高燈絲工作溫度，從而提高光效。m4 . 03 . 0二、鹵鎢燈原理：n鹵鎢燈也是一種白熾燈，為了進(jìn)一步延長燈的壽命，提高光效，在充氣鎢燈的基礎(chǔ)上又制成了鹵鎢燈（如碘鎢燈，溴鎢燈等）。n鹵鎢循環(huán)：高溫下（17001800）從燈絲蒸發(fā)出來的鎢在泡壁附近與鹵素反應(yīng)，生成揮發(fā)性的鹵鎢化合物。當(dāng)鹵鎢化合物擴(kuò)散到燈絲附近時(shí)，又分解為鹵素與鎢，釋放出來的鎢沉積在燈絲上，而鹵素則又?jǐn)U散到低溫（2501200 ）的泡壁附近與蒸發(fā)出來的鎢化合。這一過程叫做鹵鎢循環(huán)，或鎢的再生循環(huán)。這樣，不僅可以大大提高

12、燈絲的工作溫度和燈的光效，而且泡殼在燃燒過程中并不發(fā)黑。n鹵鎢燈比白熾燈體積小，是同功率白熾燈體積的0.53%，光通量穩(wěn)定，發(fā)光效率為白熾燈的23倍，壽命長，但價(jià)格貴，管壁溫度高。激光器組成激光器的三要素n激光物質(zhì)：激光器核心，反轉(zhuǎn)狀態(tài)，自發(fā)發(fā)射誘發(fā)受激發(fā)射。分為固體（晶體、非晶體、半導(dǎo)體等）；n光諧振：放置于激光物質(zhì)兩端的嚴(yán)格平行或凹面反射鏡（腔），提供光反饋建立和維持自激振蕩，同時(shí)控制光束特性；n激發(fā)裝置：光泵，氣體放電、化學(xué)反應(yīng)、熱激勵(lì)。激光特性n單色性n相干性n方向性n高亮度 特點(diǎn)：各個(gè)原子的輻射都是自發(fā)獨(dú)立地進(jìn)行。各個(gè)光子的量子態(tài)都不相同，沒有一定的相位關(guān)系，所以不相干，其單色性極差

13、，亮度不高。 自發(fā)輻射（spontaneous emission） ：處在高能態(tài)的原子或分子總是企圖降低其勢(shì)能而自發(fā)地躍遷到較低的能態(tài)。（stimulated absorption） （stimulated emission ） 愛因斯坦關(guān)系 假設(shè)原子二能級(jí)系統(tǒng)中，處在高能級(jí) E2的原子數(shù)為N2，處在低能級(jí) E1的原子數(shù)為N1，作用于此原子系統(tǒng)的光子的能量密度為 。 f221221NANBf受激輻射自發(fā)輻射12112221NNNBNBff受激輻射受激吸收要想受激輻射占主導(dǎo)地位，必須創(chuàng)造兩個(gè)基本條件第一， N2 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于N1 ，即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，光泵浦提供。第二，足夠高的輻射譜密度 ，光學(xué)諧振腔提供

14、光反饋達(dá)到。f(1) 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（population inversion） ：高能級(jí)上的原子數(shù)大于低能級(jí)上的原子數(shù)的狀態(tài)。 光泵（optical pumping）：為維持原子系統(tǒng)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，需不斷地將原子從低能級(jí)抽運(yùn)到高能級(jí)，將能量注入原子系統(tǒng)，以維持激光運(yùn)轉(zhuǎn)所需能量。光泵可以是電學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)或光學(xué)的方法。 諧振腔對(duì)光束具有選擇性，使受激輻射集中于特定的方向。對(duì)增益小的激活介質(zhì)采用穩(wěn)定腔：半球腔、球面腔、共焦腔。 一、固體激光器n以固態(tài)基質(zhì)中摻入少量激活元素為工作物質(zhì)的激光器?！肮虘B(tài)基質(zhì)”包括絕緣體和半導(dǎo)體，但半導(dǎo)體激光器通常都不被列入固體激光器中而需要單獨(dú)介紹。n最為廣泛采用的固體激光

15、工作物質(zhì)有紅寶石、摻釹釔鋁石榴石和釹玻璃三種，此外還包括可調(diào)諧固體激光器。 結(jié)構(gòu)和工作過程n啟動(dòng)激光電源，點(diǎn)燃泵燈。因?yàn)榧す獍艉捅脽舴謩e置于橢圓柱聚光腔的兩個(gè)焦軸線上，所以點(diǎn)亮的泵燈通過聚光腔在激光棒上成像，形成均勻照射。n激光棒中激活離子（或）吸收泵浦光子能量，躍遷到高能級(jí)，無輻射快速弛豫到激光上能級(jí)，即亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)，如果泵浦強(qiáng)度足夠大，激光上下能級(jí)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。n自發(fā)發(fā)射光子使反轉(zhuǎn)粒子受激發(fā)射，軸向光子不斷增強(qiáng)，諧振腔形成反饋，受激增強(qiáng)，當(dāng)腔內(nèi)增益等于粒子數(shù)減少引起衰減時(shí)，輸出穩(wěn)定激光。紅寶石的化學(xué)表達(dá)式為Cr3+:Al2O3 ,激活離子是Cr3+，它屬于三能級(jí)系統(tǒng)，在常溫下，其吸收帶

16、為0.41微米的紫光以及0.55微米的綠光，吸收帶寬約0.1微米左右，發(fā)射光譜為0.6943微米紅光。特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度大，能承受高功率密度，能生長成大尺寸晶體、亞穩(wěn)態(tài)壽命長、可獲得大能量輸出，尤其是大能量單模輸出。紅寶石脈沖器件單脈沖能量已達(dá)數(shù)千焦耳，其熒光譜線較窄，易為材料吸收。n摻釹釔鋁石榴石這種晶體簡(jiǎn)記為Nd3+:YAG，激活離子為Nd3+。常溫下輻射1.06微米激光，屬于四級(jí)能系統(tǒng)。 特點(diǎn)：1.量子效率高，受激輻射截面大，閾值遠(yuǎn)低于紅寶石和釹玻璃；2.具有良好的熱穩(wěn)定性能，熱導(dǎo)率高，熱膨脹系數(shù)小，適用于脈沖、連續(xù)、高重復(fù)率等多種器件，是能在室溫下連續(xù)工作的、實(shí)用的固體工作物質(zhì)。3.YAG

17、晶體各向同性，硬度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易于制成高穩(wěn)定度要求的器件，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的主要固體工作物質(zhì)。 Nd YAG激光器應(yīng)用：n各種材料的加工，如打孔、點(diǎn)焊、激光標(biāo)刻及集成電路中厚膜、薄膜電路的加工制造等；n在醫(yī)療上可用于多種外科手術(shù)；n軍事上，廣泛應(yīng)用于激光測(cè)距機(jī)、目標(biāo)指示器和激光雷達(dá)。 激光目標(biāo)指示器： ，是激光對(duì)抗的主要對(duì)象，如在“海灣戰(zhàn)爭(zhēng)”中使用的激光制導(dǎo)武器“銅斑蛇”、“海爾法”以及AS.305空地導(dǎo)彈（它們利用激光目標(biāo)指示器成功地實(shí)施了對(duì)伊目標(biāo)的攻擊）；激光有源對(duì)抗中、的重要部分：如美國研制的魚工魚系統(tǒng)中就采用了平均功率1千瓦的CO2激光器和輸出能量約100毫焦的板條狀摻釹釔鋁石

18、榴石激光器和釔鋁石榴石倍頻激光器，有效干擾距離1.6千米和5英里。 n倍頻后的綠光和紫外輻射是可調(diào)諧染料激光器的理想泵浦源。n固體激光器具有輸出能量大、峰值功率高、器件結(jié)構(gòu)緊湊、便于光纖耦合、使用壽命長和單元技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，而且它的體積也較氣體激光器要小，價(jià)格也比較適中。n固體激光器在光纖傳感領(lǐng)域有一定的應(yīng)用，可以用于測(cè)量吸收光譜，如測(cè)量由污染物產(chǎn)生的瑞利、喇曼散射光譜；可用于超長距離的測(cè)量，如月球到地球的距離。n固體激光器的主要缺陷在于常用惰性氣體放電燈泵浦效率低，熱效應(yīng)嚴(yán)重，限制了輸出功率的進(jìn)一步提高和光束質(zhì)量的改善。氣體激光器n氣體激光器是以氣體或金屬蒸氣作為主要工作物質(zhì)的激光器。n與固

19、體激光介質(zhì)相比，氣體介質(zhì)的密度低得多，因而單位體積能夠?qū)崿F(xiàn)的離子反轉(zhuǎn)數(shù)目也低得多，為了彌補(bǔ)氣體密度低的不足，氣體激光器的體積一般都比較大。但是，氣體介質(zhì)均勻，激光穩(wěn)定性好，另外氣體可在腔內(nèi)循環(huán)，有利于散熱，這是固體激光器所不具備的。由于氣體吸收線寬比較窄，氣體激光器一般不宜采用光泵作激勵(lì)，更多的是采用電作激勵(lì)。n氣體激光器最大的特點(diǎn)就是可以產(chǎn)生很高的連續(xù)功率，適合在光纖傳感器中使用。n在光電傳感器中比較常見的氣體激光器主要有氦氖激光器、氬離子激光器、氪離子激光器，以及二氧化碳激光器、準(zhǔn)分子激光器等，它們的波長覆蓋了從紫外到遠(yuǎn)紅外的頻譜區(qū)域。n紫外區(qū)域氣體激光器比較典型的氮?dú)夥肿蛹す馄鬏敵霾ㄩL為

20、337nm，在脈沖工作方式下功率可達(dá)到兆瓦量級(jí)，脈沖寬度可達(dá)到納秒量級(jí)。n一些準(zhǔn)分子激光器，目前能夠提供從353nm到193nm的激光輸出。n由于許多物質(zhì)包括污染物在內(nèi), 在紫外區(qū)域有獨(dú)特的吸收特征，隨著激光器小型化技術(shù)的發(fā)展，這類激光器在化學(xué)分析、環(huán)境保護(hù)等方面有很好的應(yīng)用前景。一、 CO2激光器n利用CO2分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷的，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出。 n具有輸出光束的光學(xué)質(zhì)量高，相干性好，線寬窄，工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。n二氧化碳激光器是目前效率最高的激光器，它的輸出波長為10.6m, 連續(xù)輸出方式功率可達(dá)幾瓦，脈沖方式達(dá)到幾千瓦，是遠(yuǎn)紅外的重要光源。n

21、許多氣體和有機(jī)物在紅外區(qū)域有吸收譜線，二氧化碳激光器可用作化學(xué)物質(zhì)分析的光源。n應(yīng)用于加工（焊接、切割、打孔等），通訊、雷達(dá)、激光誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，外科手術(shù)等方面。 放電管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2氣體和其他輔助氣體（主要是氦氣和氮?dú)猓?；電極一般是鎳制空心圓筒；諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡，另一端是用鍺或砷化鎵磨制的部分反射鏡。 n工作原理放電管中，通常輸入幾十mA或幾百mA的直流電流。放電時(shí)，放電管中的N2分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來。激發(fā)的N2分子和CO2分子發(fā)生碰撞，把能量傳遞給CO2分子，CO2分子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)上，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，發(fā)出激光。 n用于傳輸波長為1

22、-12波段的紅外光信息。紅外光纖材料為硫系玻璃用于CO和CO2激光傳輸、溫度監(jiān)測(cè)、化學(xué)傳感等領(lǐng)域。n紅外單模光纖采用As-S材料，As-S有大的非線性折射率系數(shù)，和大的色散特性。As-S單模光纖可用于色散補(bǔ)償，在As-S單模光纖中寫入光柵，可開發(fā)出超高速度和低門檻功率的全光開關(guān)，應(yīng)用于光纖通訊和光纖傳感器。n紅外光纖傳像束與紅外成像探測(cè)器連接，用于探測(cè)強(qiáng)電磁場(chǎng)、危險(xiǎn)環(huán)境、狹窄空間或小孔內(nèi)物體的熱分布，在紅外仿真、熱氣流風(fēng)洞試驗(yàn)等方面有重要的作用。 激光手術(shù)由于準(zhǔn)確度高、創(chuàng)傷小而深受歡迎。但在激光手術(shù)中，有時(shí)需要手術(shù)的部位在人體腔道內(nèi)，這就要求激光能拐彎。目前大多數(shù)醫(yī)療激光可以通過石英光纖來實(shí)現(xiàn)

23、拐彎，因此激光手術(shù)刀又叫光纖手術(shù)刀。 CO2激光的波長為10.6m，屬人眼不可見到中紅外光，人體的細(xì)胞組織對(duì)其有強(qiáng)烈的吸收，而與細(xì)胞的顏色和水份無關(guān)，所以CO2激光在臨床應(yīng)用中具有人體吸收激光效率高、創(chuàng)傷面積小、傷口深度淺、能封閉細(xì)小血管及減少出血等顯著優(yōu)點(diǎn)，深受廣大激光外科醫(yī)生的青睞，在激光外科手術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，是目前國內(nèi)激光外科臨床使用量最多的激光器。 但石英光纖不能傳輸10.6m的CO2激光，鹵化銀多晶光纖AgClxBr(1-x), 0 x1是一種性能優(yōu)良的中紅外傳能光纖，光纖在416微米波段內(nèi)有良好的透過率，它有無毒、不潮解、柔軟性好等特點(diǎn)，其彎曲半徑達(dá)12厘米，能夠滿足激光醫(yī)療的

24、需要，是理想的傳輸CO2激光的柔性光纖材料。 受激的原子與基態(tài)的原子相碰撞時(shí)，把它的能量交給氖原子，而使原子激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)，建立粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。波長波長：6328A、1.15m、3.39m 氦-氖激光器具有連續(xù)輸出激光的能力。輸出從紅外到可見光等一系列譜線，其中632.8nm譜線相干性和方向性都很好，輸出功率通常小于1mw，可以滿足很多光電傳感器的要求。三、氬離子、氪離子激光器氬離子、氪離子激光器n氬離子發(fā)出可見的藍(lán)光和綠光，比較典型的譜線有488nm和514.5nm等；n氪離子發(fā)出的是紅光（647.1752.5nm）；n功率比氦氖激光器大，連續(xù)輸出的功率可以達(dá)到幾瓦的數(shù)量級(jí)；n適用于對(duì)光源的功率要

25、求比較大的場(chǎng)合。例如：光纖分布式溫度傳感器等。半導(dǎo)體光源分類n發(fā)光二極管n半導(dǎo)體激光器。 半導(dǎo)體激光應(yīng)用：n光纖通信n高清晰度閉路電視網(wǎng)n激光唱機(jī)n高速打印n自由空間光通信n固體激光泵浦源n激光指示n各種醫(yī)療應(yīng)用一、發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管（LED）發(fā)光二極管是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。n發(fā)光機(jī)理 當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子空穴對(duì)）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過程。n優(yōu)點(diǎn)： 可靠性較高，室溫下連續(xù)工作時(shí)間長、P-I線性度好、技術(shù)成熟，價(jià)格便宜。適用于簡(jiǎn)易的光纖傳感器的設(shè)計(jì)中，可降低成本。n缺點(diǎn)： 輸出功率小、發(fā)射角大、譜線寬

26、、響應(yīng)速度低等。不適用于一些需要功率高、調(diào)制速率快、單色性好的光源的傳感器。發(fā)光二極管常分為三種類型n面發(fā)光二極管；n邊發(fā)光二極管；n超輻射發(fā)光二極管。1. 1. 面發(fā)光二極管面發(fā)光二極管（Surface Emitting） 由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成。發(fā)射面積限定在一個(gè)小區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域的橫向尺寸與光纖尺寸相近。利用腐蝕的方法在襯底材料正對(duì)有源層的地方腐蝕出一個(gè)凹陷的區(qū)域，使光纖與光發(fā)射面靠近，同時(shí)，在凹陷的區(qū)域注入環(huán)氧樹脂，并在光纖末端放置透鏡或形成球透鏡，以提高光纖的接收效率。面發(fā)光二極管輸出的功率較大，一般注入100mA電流時(shí)，就可達(dá)幾個(gè)毫瓦，但光發(fā)散角大，水平和垂直發(fā)散角都可達(dá)到120，與光纖的耦

27、合效率低。2. 2. 邊發(fā)光二極管邊發(fā)光二極管（Edge Emitting） 采用了雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，利用SiO2掩模技術(shù)，在P面形成垂直于端面的條形接觸電極(約4050m)，從而限定了有源層的寬度；同時(shí)，增加光波導(dǎo)層，進(jìn)一步提高光的限定能力，把有源區(qū)產(chǎn)生的光輻射導(dǎo)向發(fā)光面，提高與光纖的耦合效率。有源層一端鍍高反射膜，另一端鍍?cè)鐾改?，?shí)現(xiàn)單向出光。在垂直于結(jié)平面方向，發(fā)散角約為30，具有比面發(fā)光二極管高的輸出耦合效率。3. 3. 超輻射發(fā)光二極管超輻射發(fā)光二極管（Superluminescent Diodes） SLD是一種是一種寬光譜、弱時(shí)間相干性、大功率、高效率的半導(dǎo)體光發(fā)射器件，介于激光二極

28、管LD和發(fā)光二極管LED之間的半導(dǎo)體光源，具有比LD更寬的發(fā)光光譜和更短的相干長度，具有比LED更高的輸出功率，集寬光譜和大功率的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有廣泛的應(yīng)用。 SLD的出現(xiàn)和發(fā)展是受到光纖陀螺的驅(qū)動(dòng)，對(duì)它的要求是有高的功率輸出并有寬的光譜寬度。nSLD結(jié)構(gòu)與激光器相似，都是受激放大過程，既有很高的輸出功率而又不產(chǎn)生激射振蕩，僅有前向光波被放大。 SLD有源區(qū)結(jié)構(gòu)n量子阱(quantum well簡(jiǎn)稱QW) 光譜寬度可達(dá)百納米，輸出功率達(dá)到上百毫瓦以上(兩參數(shù)非同一器件).n量子點(diǎn)(quantum dot簡(jiǎn)稱QD) 光譜寬度可達(dá)150 nm以上, 輸出功率可達(dá)200 mW， (以上兩參數(shù)非同一器

29、件)。nSLD和激光根本區(qū)別在于器件是否存在振蕩及選模作用，所以減小腔面的反射及F-P振蕩是實(shí)現(xiàn)超輻射發(fā)光的關(guān)鍵技術(shù)。n采用波導(dǎo)吸收區(qū)、傾斜結(jié)構(gòu)、腔面鍍膜等更好地抑制激射，提高超輻射功率。應(yīng)用n光纖陀螺n光學(xué)相干層析成像技術(shù)n光時(shí)域反射儀(OTDR)n局域網(wǎng)(LAN)n波分復(fù)用光纖通信n光處理技術(shù)n干涉式光纖陀螺儀(IFOG)是1976年以后發(fā)展起來的一種全新的全固態(tài)慣性測(cè)量設(shè)備，是具有跨時(shí)代特征的新型主流慣性儀表，在航空航天、航海和國防工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。n早期光源：He-Ne激光器和半導(dǎo)體激光器 光纖陀螺中的噪聲主要由于光纖結(jié)構(gòu)的不均勻性引起的瑞利背向散射的瞬時(shí)波動(dòng)所造成的。當(dāng)采用激光器作

30、為光源時(shí)，由于激光的相干性，會(huì)使瑞利散射光與信號(hào)光產(chǎn)生干涉，引起輸出的瑞利噪聲。為減少這種噪聲，一般可采用短相干或非相干光為減少這種噪聲，一般可采用短相干或非相干光作為光纖陀螺系統(tǒng)的光源。作為光纖陀螺系統(tǒng)的光源。nLED是一種較好的非相干光源，但功率小、輸出光發(fā)散角大，因而耦合效率低，無法提高系統(tǒng)信噪比。nBurns等在1983年指出: 當(dāng)光源的光譜寬度大于15nm時(shí)可顯著減小IFOG的背向散射。nSLD的光譜寬度達(dá)到幾十納米，可有效減小背向散射。n隨著外延生長技術(shù)和器件制備工藝的發(fā)展，SLD逐漸成為了IFOG的標(biāo)準(zhǔn)光源。n采用SLD作為光源，提升IFOG的精度 抑制或消除菲涅爾背向反射噪聲、

31、瑞利背向散射噪聲、克爾效應(yīng)和雙折射效應(yīng)帶來的噪聲和漂移。 采用中心波長840nm、譜寬14.7nm的SLD背向散射噪聲比采用半導(dǎo)體激光器時(shí)的數(shù)值小了34個(gè)數(shù)量級(jí)。商用SLDn光譜波段方面覆蓋了光纖的4個(gè)窗口(850nm、1060nm、1310nm和1550nm)n光譜寬度和輸出功率方面，單管輸出光譜寬度達(dá)100nm，輸出功率達(dá)100mW (以上兩參數(shù)非同一器件)。多管模塊輸出光譜寬度可達(dá)300 nm，對(duì)應(yīng)的輸出功率達(dá)4 mW。n輸出形式有自由空間輸出，單模光纖輸出、保偏光纖輸出方式。n為了獲得穩(wěn)定的輸出波長和發(fā)射功率，商用SLD可集成半導(dǎo)體制冷器和溫控裝置，可滿足高精度應(yīng)用的需求。LED特性特

32、性1. 光譜特性光譜特性由于LED沒有光學(xué)諧振腔以選擇波長，所以它的光譜是以自發(fā)發(fā)射為主的光譜，發(fā)光譜線較寬。圖為一典型1.3m LED的光譜曲線。光譜曲線上發(fā)光強(qiáng)度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的波長稱為發(fā)光峰值波長P，光譜曲線上兩個(gè)半光強(qiáng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長差稱之為LED譜線寬度(簡(jiǎn)稱譜寬)，它是一個(gè)與溫度T和波長有關(guān)的量 譜寬隨輻射波長的增加按2增加。一般短波長GaAIAs/GaAs發(fā)光二極管的譜線寬度約為1050 nm，長波長InGaAsP/InP發(fā)光二極管的譜線寬度約為50120nm。hckT28 . 1p1波長（m）相對(duì)功率121.201.350.52. P-I特性特性 LD比較起來，發(fā)光二極管的溫度特性相

33、對(duì)較好，在實(shí)際應(yīng)用中，一般可以不加溫度控制。100邊發(fā)光二極管P (mW)I (mA)LD面發(fā)光二極管超輻射發(fā)光二極管200123二、半導(dǎo)體激光二極管二、半導(dǎo)體激光二極管 半導(dǎo)體激光二極管在光纖傳感系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。n優(yōu)點(diǎn)： 效率高、體積小，波長范圍較寬，價(jià)格低，在光纖傳感中使用非常方便。n缺點(diǎn)： 1. 工作一定時(shí)間后其性能將逐漸退化，最終導(dǎo)致激光管不能使用。影響其在一些必須長期使用、不便更換的光纖傳感器中的使用。 2. 普通半導(dǎo)體激光的單色性和方向性要比氣體激光器的差，改進(jìn)：利用分布反饋或量子阱結(jié)構(gòu)等技術(shù)。1. 發(fā)光機(jī)理發(fā)光機(jī)理能帶概念制作LD的材料是半導(dǎo)體晶體。晶體中，原子核外的電子運(yùn)動(dòng)

34、軌道因相鄰原子的共有化運(yùn)動(dòng)要發(fā)生不同程度的重疊，電子已不屬于某個(gè)原子所有，它可以更大范圍內(nèi)甚至在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)，原來的能級(jí)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成能帶。對(duì)應(yīng)于最外層能級(jí)所組成的能帶稱為導(dǎo)帶，次外層的能帶稱為價(jià)帶，它們之間的間隔內(nèi)沒有電子存在，這個(gè)區(qū)間稱為禁帶。原子軌道導(dǎo)帶禁帶價(jià)帶原子能級(jí)共有化態(tài)能帶(a)P - N結(jié)內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)；結(jié)內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)；(b) 零偏壓時(shí)零偏壓時(shí)P - N結(jié)的能帶圖；結(jié)的能帶圖； (c) 正向偏壓下正向偏壓下P - N結(jié)能帶圖結(jié)能帶圖 PN結(jié)的能帶和電子分布結(jié)的能帶和電子分布nLD是基于受激發(fā)射的原理工作的n實(shí)際上，半導(dǎo)體激光器所發(fā)射出的光波長不是單一值。造成這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：一

35、是半導(dǎo)體導(dǎo)帶和價(jià)帶都是由許多能級(jí)組成的，它們所具備的能量有微小差別；二是半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)受摻雜和晶體缺陷影響較大，使得禁帶寬度有微小的變化，所以用下式計(jì)算出的波長是有一定的范圍的量。)(24. 1eVEEhcgg直接帶隙和間接帶隙： 在光的受激發(fā)射過程中必須保持能量和動(dòng)量的守恒。禁帶形狀是與動(dòng)量有關(guān)的，依照禁帶的形狀，可將半導(dǎo)體分成直接帶隙和間接帶隙兩種。直接帶隙材料中，導(dǎo)帶最小能級(jí)和價(jià)帶最大能級(jí)有相同的動(dòng)量，電子是垂直躍遷的，發(fā)光效率高；間接帶隙材料中，要完成電子的躍遷，必須有其它粒子的參與以保持動(dòng)量守恒。 只有直接帶隙半導(dǎo)體材料才能制作發(fā)光器件，這類材料有GaAs、AlGaAs、InP和I

36、nGaAsP等。電子躍遷導(dǎo)帶禁帶價(jià)帶動(dòng)量（a） 直接帶隙kp電子躍遷導(dǎo)帶禁帶價(jià)帶動(dòng)量（b） 間接帶隙Ep2. LD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)多層條形的結(jié)構(gòu)，有源層、限制層和端鏡面構(gòu)成了基通常是一個(gè)多層條形的結(jié)構(gòu)，有源層、限制層和端鏡面構(gòu)成了基本部分。本部分。電極出光面N-GaAs前端鏡面電極N-AlGaAsGaAsP-AlGaAsN-GaAs結(jié)構(gòu)中間有一層厚結(jié)構(gòu)中間有一層厚0.10.3 m的窄帶隙的窄帶隙P型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，稱為有源層；兩側(cè)分別為稱為有源層；兩側(cè)分別為寬帶隙的寬帶隙的P型和型和N型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體， 稱為限制層。三層半導(dǎo)體稱為限制層。三層半導(dǎo)體置于基片置于基片(襯底襯底)上，前后上，

37、前后兩個(gè)晶體解理面作為反射兩個(gè)晶體解理面作為反射鏡構(gòu)成法布里鏡構(gòu)成法布里 - 珀羅珀羅(FP)諧振腔。諧振腔。（1）有源層和限制層）有源層和限制層有源層的材料是P型砷化鎵GaAs材料，限制層分別是P型和N型砷化鎵鋁AlGaAs材料，在它們的界面上分別形成兩個(gè)PN結(jié)，我們把這類由異種半導(dǎo)體相接的結(jié)構(gòu)稱為雙異質(zhì)結(jié)，圖（a）畫出了雙異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖（b）是它的能帶。(a)能量電子空穴EgpP-(AlGaAs)N-(AlGaAs)P-(GaAs)(b)(c)(d)折射率光場(chǎng)分布EgnEg（2）端鏡面激光器兩端是端鏡面，兩者是平行的，同時(shí)又是非常平坦光亮的，它可以使有源層產(chǎn)生的光部分逸出，因此端鏡

38、面和有源層構(gòu)成了光的容器。另外，有源層里產(chǎn)生的光不斷從兩端反射，形成光的振蕩。隨著電流不斷注入，光逐漸被放大并趨于穩(wěn)定的輸出狀態(tài)。3. LD閾值條件閾值條件在激光器工作過程中，光在諧振腔內(nèi)傳播，除了增益介質(zhì)的光放大作用外，還存在工作物質(zhì)的吸收、介質(zhì)不均勻引起的散射、反射鏡的非理想性引起的透射及散射等損耗情況，只有光波在諧振腔內(nèi)往復(fù)一次的放大增益大于各種損耗引起的衰減，激光器才能建立起穩(wěn)定的激光輸出。增益介質(zhì)反射鏡面有源區(qū) PN注入電流 F-P光學(xué)諧振腔設(shè)增益介質(zhì)的增益和損耗分別為G和，諧振腔內(nèi)光功率隨距離z的變化可表示為 （1）式中，P(0)為z0處的光功率。光束在腔內(nèi)一個(gè)來回時(shí)，兩次通過增益

39、介質(zhì)，這時(shí)的光增益為 （2）式中，L為腔長。設(shè)兩個(gè)鏡面的反射系數(shù)為rl和r2，建立光振蕩的條件為 （3）將（2）式代入（3）式，可得 （4）這就是產(chǎn)生激光的閾值條件。式中第一項(xiàng)是增益介質(zhì)的損耗，第二項(xiàng)表示通過反射鏡的損耗。只有當(dāng)注入電流滿足閾值條件時(shí)，才迅速出現(xiàn)激光輸出。zGPzP)(exp)0()(LGPLP)(2exp)0()2()0()2(21PLPrr1)(2exp21LGrr4. LD縱模縱模在兩平面反射鏡之間形成了一穩(wěn)定的振蕩，振蕩頻率可由諧振條件或稱駐波條件得到。在諧振腔中，光波是在兩平面反射鏡之間往復(fù)傳輸?shù)?，只有平面鏡間距離是半波長的整數(shù)倍時(shí)，光波才能得到彼此加強(qiáng)，即 (9)式

40、中，為光波的波長，n為增益介質(zhì)的折射率，m=1，2，。利用，可將上式重寫成 （10）式中，f為光波的頻率，c為光速。顯然，激光器中振蕩的光頻率只能取某些分立值，m的一系列取值對(duì)應(yīng)于沿諧振腔軸向一系列不同的電磁場(chǎng)分布狀態(tài)，一種分布就是一個(gè)激光器的縱模。腔內(nèi)的縱模很多，只有那些有增益且增益大于損耗的模式才能在激光的輸出光譜中存在。若只剩下一個(gè)模稱為單縱模激光器，否則稱為多縱模激光器。相鄰兩縱模之間的頻率之差 (11)nmL2nLcmf2nLcf2激光器的橫模激光器的橫模激光振蕩也可以出現(xiàn)在垂直于腔軸線的方向上，這時(shí)在激光器出光的端面上出現(xiàn)穩(wěn)定的光斑，將這種橫向的光場(chǎng)分布稱為橫模。激光器的橫模決定了

41、激光光束的空間分布，它直接影響到器件和光纖的耦合效率。、 LD的性質(zhì)的性質(zhì)1. P-I特性特性當(dāng)注入電流小于閾值電流Ith時(shí)，器件發(fā)出微弱的自發(fā)輻射光，是非相干的熒光；當(dāng)注入電流超過閾值時(shí)，器件進(jìn)入受激發(fā)射狀態(tài)，發(fā)出的光是相干激光，光功率輸出迅速增加，輸出功率與注入電流基本保持線性關(guān)系。 閾值電流Ith是激光器的重要參數(shù)，該值越小、越穩(wěn)定，說明激光器的設(shè)計(jì)和制造工藝越好。短波長激光器，Ith一般在50mA100mA之間；長波長激光器的Ith一般在20mA50mA之間，目前較好的激光器閾值電流小于10mA。 激光器的PI特性對(duì)溫度很敏感，隨著溫度的升高，閾值電流增大，發(fā)光功率降低。 )()exp

42、()0()(0thDexththIIehfPTTITI激光器PI曲線 激光器PI曲線隨溫度的變化n為解決半導(dǎo)體激光器溫度敏感的問題，可以在驅(qū)動(dòng)電路中進(jìn)行溫度補(bǔ)償，或是采用制冷器來保持器件的溫度穩(wěn)定n通常將半導(dǎo)體激光器與熱敏電阻、半導(dǎo)體制冷器等封裝在一起，構(gòu)成組件。熱敏電阻用來檢測(cè)器件溫度，控制制冷器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)恒溫。. 光譜特性光譜特性激光器的光譜特性主要由其縱模決定。圖（a）和(b)分別為多縱模、單縱模激光器的典型光譜曲線，峰值波長典型值是850nm、1310nm和1550nm。多縱模激光器光譜特性包絡(luò)內(nèi)一般含有35個(gè)縱模，值約為35nm；較好的單縱模激光器的值約為0.1nm，甚至更

43、小。對(duì)于單縱模激光器，定義邊模抑制比MSR為主模功率P主與次邊模功率P邊之比，它是半導(dǎo)體激光器頻譜純度的一種度量。 （a）多縱模激光器的典型光譜曲線 （b）單縱模激光器的典型光譜曲線邊主PPMSRlg10波長0相對(duì)功率 縱模變化： 半導(dǎo)體激光器的發(fā)光譜線會(huì)隨著工作條件的變化而發(fā)生變化，當(dāng)注入電流低于閾值電流時(shí)，激光器發(fā)出的是熒光，光譜較寬；當(dāng)電流增大到閾值電流時(shí)，光譜突然變窄，強(qiáng)度增強(qiáng)，出現(xiàn)激光；當(dāng)注入電流進(jìn)一步增大，主模的增益增加，而邊模的增益減小，振蕩模式減少，最后會(huì)出現(xiàn)單縱模。、LD的類型的類型1. 分布反饋激光器分布反饋激光器分布反饋激光器是單縱模激光器，邊模抑制比MSR達(dá)到了30dB

44、，譜寬達(dá)到了50MHz以下，具有非常好的單色性和方向性，由于它沒有使用晶體解理面作為反射鏡，所以更容易集成化，應(yīng)用前景十分誘人。目前商用的DFBLD和DBRLD在光纖有線電視傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。分布反饋DFB(Distributed Feedback)激光器分布布拉格反射DBR(Distributed Bragg Reflector)激光器（1）DBR激光器DBR激光器在有源層的附近增加了一段分布式布拉格光柵，它起著衍射光柵的作用。反射光經(jīng)光柵相長干涉，相長干涉的條件是反射光波長等于兩倍光柵間距， 式中，是介質(zhì)折射率，整數(shù)m代表布拉格衍射階數(shù)，m1時(shí)相長干涉最強(qiáng)。2nmBP有 源區(qū)布拉

45、格光柵N光 輸出DBR激光器的結(jié)構(gòu)（2）DFB激光器 沒有集總反射的諧振腔反射鏡，靠有源層上的布拉格光柵使有源層的光波產(chǎn)生部分反射，滿足布拉格反射條件的特定波長的光會(huì)相長干涉， 式中， n是有效折射率，L是衍射光柵有效長度，m是整數(shù)，B是布拉格波長。由上式可見，完全對(duì)稱的器件應(yīng)該具有兩個(gè)與B等距離的模式，實(shí)際上，由于制造過程或者有意使其不對(duì)稱，只能產(chǎn)生一個(gè)模式。由于上式的第二項(xiàng)比第一項(xiàng)小很多，光的波長非?？拷麭。 分布反饋激光器可以通過改變光柵的周期來調(diào)整發(fā)射波長。DFB激光器的結(jié)構(gòu)) 1(22mnLBBmP有源區(qū)布拉格反射器N光輸出L2. 量子阱激光器量子阱激光器 一般雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器的有源

46、層的最佳厚度約為0.15m，電子的輻射躍遷發(fā)生在兩個(gè)能量之間，但當(dāng)其有源層厚度減至可以和波爾半徑(150 nm)相比擬時(shí)，半導(dǎo)體的性質(zhì)將發(fā)生根本變化，此時(shí)，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)、載流子有效質(zhì)量、載流子運(yùn)動(dòng)性質(zhì)會(huì)出現(xiàn)新的效應(yīng)量子效應(yīng)，相應(yīng)的勢(shì)阱稱為量子阱，這種結(jié)構(gòu)的激光器稱為量子阱激光器。量子阱結(jié)構(gòu)可以通過改變有源層的厚度來改變發(fā)射波長，它大大地降低了閾值電流。 量子阱激光器具有低閾值電流、可高溫工作、譜線寬度窄和調(diào)制速度高等優(yōu)點(diǎn)。3. 垂直腔面發(fā)射激光器垂直腔面發(fā)射激光器VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 一種電流和發(fā)射光束方向都與芯片表面垂直的激光器。對(duì)于二維應(yīng)用具有很好的靈活性，與光纖耦合時(shí)具有最高的耦合效率。 有源層位