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固體激光器和半導(dǎo)體激光器優(yōu)缺點(diǎn)

來源:
2025-02-17
類別:基礎(chǔ)知識
eye 1
文章創(chuàng)建人 拍明芯城

固體激光器和半導(dǎo)體激光器各有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn),以下是具體的對比分析:

固體激光器

優(yōu)點(diǎn):

  1. 波長特性:輸出光波波長較短,多在可見光波段或近紅外光波段,容易通過某些晶體倍頻獲得可見光甚至紫外光波段光波。

  2. 結(jié)構(gòu)緊湊:結(jié)構(gòu)相對緊湊、牢固耐用,使用和維護(hù)方便,價格也相對略低于氣體激光器。

  3. 高能量輸出:由于產(chǎn)生激光的粒子摻于固體物質(zhì)中,其濃度比氣體大,因此可獲得大的激光能量輸出,單個脈沖輸出能量可達(dá)萬焦耳,脈沖峰值功率可達(dá)幾十太瓦。

  4. 傳遞方便:輸出比較容易用普通光學(xué)元件傳遞,對于1.06微米的近紅外光,還可用光纖傳遞能量。

缺點(diǎn):

  1. 熱效應(yīng):固體熱效應(yīng)嚴(yán)重,連續(xù)輸出功率不如氣體高,通??蛇_(dá)千瓦級水平。

  2. 光學(xué)損耗:激光需要偏振,對于某些非偏介質(zhì),需引入起偏器和檢偏器,這增加了光學(xué)損耗并降低了輸出效率。

  3. 高壓需求:一般電光晶體需要高壓,高速的開關(guān)電磁輻射較大。

  4. 調(diào)Q限制:使用可飽和吸收元件調(diào)Q時,每個脈沖的能量、重復(fù)頻率不受控,且晶體本身容易損壞。

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半導(dǎo)體激光器

優(yōu)點(diǎn):

  1. 電-光轉(zhuǎn)換效率高:耗電量小,焊接速度快(相比于YAG或傳統(tǒng)焊接)。

  2. 可批量生產(chǎn):由于是小型、層狀結(jié)構(gòu),可以用光刻和平面工藝技術(shù)制作,適宜于大量生產(chǎn)。

  3. 可靠性高:單片狀結(jié)構(gòu)具有牢固的機(jī)械結(jié)構(gòu),且不存在磨損等因素,不需要經(jīng)常維修,壽命長。

  4. 集成化:能夠把同種半導(dǎo)體激光器集成在同一襯底上,實(shí)現(xiàn)單片集成化。

  5. 調(diào)制方便:可直接調(diào)制,把信號重疊在驅(qū)動電流上,在直流到G赫茲范圍內(nèi),可以調(diào)制振蕩強(qiáng)度、頻率和相位。

缺點(diǎn):

  1. 噪聲:在載流子復(fù)合、載流子漲落、激射過程中的自發(fā)輻射等過程中會產(chǎn)生不同的電噪聲和光噪聲。

  2. 溫度特性差:環(huán)境溫度的變化會對半導(dǎo)體激光器的激射條件、載流子濃度起伏變化、閾值電流的變化以及輸出光功率造成很大影響。

  3. 輸出光發(fā)散:激射后輸出的光束發(fā)散角普遍較大,在光纖通信等領(lǐng)域需要對激射光束進(jìn)行整形和匯聚處理。

  4. 易損傷:諧振腔面在封裝和使用過程中容易損傷,需要注意保護(hù)。

  5. 靜電影響:在儲存和使用過程中需要注意靜電放電的影響,半導(dǎo)體激光器可能通過靜電擊穿。

  6. 浪涌電流影響:極易受到浪涌電流擊穿,器件的通電和斷電環(huán)節(jié)需要注意。

綜上所述,固體激光器和半導(dǎo)體激光器在優(yōu)缺點(diǎn)上各有側(cè)重,選擇哪種激光器取決于具體的應(yīng)用場景和需求。


責(zé)任編輯:Pan

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