to激光器原理及制作工藝流程報告

1、to激光器原理及制作工藝流程報告to激光器原理及制作工藝流程報告第1頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)背景介紹激光發(fā)展簡史 1916年，愛因斯坦提出了“受激輻射”概念，奠定了激光理論基礎。 1958年，貝爾試驗室湯斯和肖洛發(fā)表了關于激光器經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展基礎。 to激光器原理及制作工藝流程報告第2頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè) 1960年，美國人梅曼(T. H. Maiman)創(chuàng)造了世界上第一臺紅寶石激光器。 Maiman 這兩次創(chuàng)造開創(chuàng)了傳統(tǒng)固體激器和氣體激光器時代，自此，激光走上了高速發(fā)展道路。今后，半導體激光器、染料激光器、自由電子激光器都在對應學科支持下出現(xiàn)。尤其是八十年代，伴隨光

2、電子學和半導體技術發(fā)展，光纖激光器和孤子激光器相繼出現(xiàn)，將激光引入以光電子和微電子為主信息時代。 1962年，HeNe氣體激光器在美國貝爾試驗室研制成功。to激光器原理及制作工藝流程報告第3頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)Laser1964年10月，物理學家錢學森提議稱之為-激光 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 表示“受激輻射光放大” 激光器：發(fā)光二極管LED 半導體激光器LD 分布反饋激 光器LD 量子阱激光器LD傳輸速率：MHz Gb/s 10Gb/s 40Gb/sto激光器原理及制作工藝流程報告第4頁奧康光通器

3、件（中山）有限企業(yè)1、激光器分類 固體激光器：把金屬離子摻入晶體或玻璃基質(zhì)中按工作物質(zhì)分類氣體激光器：原子氣體、分子氣體和離子氣體液體激光器：有機染料溶液和無機化合物溶液半導體激光器：半導體材料一、激光器基礎知識 to激光器原理及制作工藝流程報告第5頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè) 半導體激光器又稱為半導體激光二極管，或簡稱激光二極管，英文縮寫為LD (Laser Diode)，是實用中最主要一類激光器 。 優(yōu)點：體積小、效率高、壽命長，可采取簡單電流注入方式來泵浦；其工作 電壓和電流與集成電路兼容，因而有可能與之單片集成；而且還可用高 達GHZ頻率直接進行電流調(diào)制以取得高速調(diào)制激光輸出，可實施

4、 溫度調(diào)諧和電流調(diào)諧。 to激光器原理及制作工藝流程報告第6頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)1.1 激光器結(jié)構(gòu)注入電流有源區(qū)解理面解理面L增益介質(zhì)R1R2z=0z=L法布里泊洛腔激光器(FP-LD)分布反饋激光器(DFB-LD)to激光器原理及制作工藝流程報告第7頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)2、半導體激光器應用 信息存放與處理科學研究軍事 應用光通信半導體激光器應用醫(yī)學 應用to激光器原理及制作工藝流程報告第8頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)半導體激光器應用 半導體激光器 信息傳遞to激光器原理及制作工藝流程報告第9頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)3、半導體激光器基礎特征激光工作物質(zhì)：直接帶隙半導

5、體材料-砷化稼(GaAs)、砷 化銦(InAs)、鋁稼砷(A1xGaAs)、銦磷砷(InPxAs)等等 諧振腔：半導體介質(zhì)自然解理面 組成平行平面腔 泵浦源：通常采取電壓很低 直流電源to激光器原理及制作工藝流程報告第10頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)3.1 激光產(chǎn)生原理A、激光定義：受激（外界原因影響）輻射光。B、激光產(chǎn)生條件：工作物質(zhì) ：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激勵源：使原子被激發(fā) 諧振腔：光放大作用a、能實現(xiàn)粒子反轉(zhuǎn)分布Eg=h導帶(原子核最外層電子)價帶（原子核次外層電子）處于價帶原子受到外來能量時,吸收這一能量躍遷到高能級過程。to激光器原理及制作工藝流程報告第11頁奧康光通器件（中山）有限企

6、業(yè)導帶：自由電子能帶，沒有自由電子時導帶是空價帶：共價鍵束縛電子所占據(jù)能帶。價帶被電子填滿，是不導電。禁帶：導帶與價帶之間能帶，又稱帶隙，電子不存在區(qū)域。價電子取得足夠能量就成為自由電子，從價帶躍遷到導帶，此時在價帶上留下空穴位置。半導體禁帶比絕緣體小，導帶上有少許電子；導體無禁帶。to激光器原理及制作工藝流程報告第12頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)b、激勵源：較低直流電（TOLD普通為2540mA25），到達閾值條件。c、諧振腔：全反射鏡半反射鏡光放大激光工作物質(zhì)光輸出to激光器原理及制作工藝流程報告第13頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)3.2 光發(fā)射三種躍遷過程：a、自發(fā)輻射：處于高能級原子

7、以一定幾率自發(fā)向低能級躍遷，同時發(fā)出一個光子過程，a）圖； b、受激輻射過程：在滿足兩能級之差外來光子激勵下，處于高能級原子以一定幾率自發(fā)向低能級躍遷，同時發(fā)出另一個與外來光子頻率相同光子，b）圖；C、 受激吸收過程：在滿足兩能級之差外來光子激勵下，處于低能級原子向高能級躍遷，c）圖 受激輻射與受激吸收過程同時存在：實際物質(zhì)原子數(shù)很多，處于各個能級上原子都有，在滿足兩能級能量之差外來光子激勵時，兩能級間受激輻射和受激吸收過程同時存在。當吸收過程占優(yōu)勢時，光強減弱；當受激輻射占優(yōu)勢時，光強增強。 to激光器原理及制作工藝流程報告第14頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè) 激光器輸出光功率通常見P-I曲

8、線表示，圖1為經(jīng)典LD光功率特征曲線。當 I Ith 時，激光器發(fā)出是自發(fā)輻射光，當 I Ith時，發(fā)出是受激輻射光，光功率隨驅(qū)動電流增加而增加。 543210 0 50 100 I /mA發(fā)射光功率P/mW圖1:LDP-I特征曲線PIIth3.3 LD主要特征閾值特征to激光器原理及制作工藝流程報告第15頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè) 溫度特征 溫度改變將改變激光器輸出光功率，有兩個原因：一是激光器閾值電流隨溫度升高而增大，二是外微分量子效率隨溫度升高而減小。圖2 給出了LDP-I曲線隨溫度改變實例。 圖2 LDP-I曲線隨溫度改變 543210 0 50 100 I /mA發(fā)射光功率P/m

9、W 22 50 70 to激光器原理及制作工藝流程報告第16頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè) 波長特征 激光器波長特征用中心波長、光譜寬度以及光譜模數(shù)三個參數(shù)來描述光譜范圍內(nèi)輻射強度最大值所對應波長叫中心波長。光譜范圍內(nèi)輻射強度最大值下降50%處所對應波長寬度叫譜線寬度，光譜模數(shù)有多模LD和單模LD。常見LD中心波長與光纖低損耗窗口對應850nm 980nm 1310nm 1550nm to激光器原理及制作工藝流程報告第17頁TO激光器封裝 奧康光通器件（中山）有限企業(yè)工藝介紹to激光器原理及制作工藝流程報告第18頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè) TO激光器系列產(chǎn)品是使用無制冷FP/DFB激光二極

10、管，傳輸速率為1.25G/2.5GbpS,工作中心波長在1310nm/1550nm.采取密封TO-5.6MM同軸封裝，內(nèi)置光電二極管監(jiān)控光功率。低閾值電流和工作電流、高可靠性，工作溫度范圍寬。適合應用在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、光纖到戶（FTTH）和其它光網(wǎng)絡系統(tǒng)。一、產(chǎn)品介紹： to激光器原理及制作工藝流程報告第19頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)SymbolParameterRatingsUnitIfForward current(Laser diode)100mAVRLReverse Voltage(Laser diode)2VIFDForward current(photodiode)2mAVRDR

11、everse Voltage(photodiode)20VTCCase temperature-40 to +85TstgStorage temperature-40 to +100StempSoldering temperature(10S)2601、極限參數(shù)（Absolute Maximum Rating）to激光器原理及制作工藝流程報告第20頁奧康光通器件（中山）有限企業(yè)2、電光特征 Electrical/optical Characteristics(Tc=25)SymbolParameterTest conditionsMinTypMaxUnitIthThreshold Curren

12、tCW15mAPoOutput PowerCW, If=Ith+20mA58mWSlope EfficiencyCW, If=Ith+20mA0.250.40W/AVfForward VoltageCW, If=Ith+20mA1.121.50VpPeak WavelengthCW, Po=5mW129013101330nm153015501570Farfield(Horizontal)CW, If=Ith+20mA2830DegFarfield(Vertical)CW, If=Ith+20mA3134DegSMSRSide Mode Suppression RatioCW, Po=5mW3542dBTr, TfRise and Fall timeIf=Ith+20mA，10-90%100150PSImMonitoring output current(PD)CW, If=Ith+20mA,VRD=1V0.11.0mAIdDark current(PD)VRD=5V0.010.1ACtCapacitance(PD)VRD=5V,f=1MHz1020PFF(Note)Focus LengthAspherical lens7.07.58.0mmBall lens5.86.36.7mmto激光器原理及制作工藝流程報