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高功率半导体激光器历史

发布日期:2018-03-30

  高功率半导体激光器历史


  1962年9月16日,通用电气公司的罗伯特·霍尔(RobertHall)带领的研究小组展示了砷化镓(GaAs)半导体的红外发射,这种半导体具有“奇怪的”干涉图形,意味着相干激光-首个半导体激光器的诞生。霍尔最初认为半导体激光器是一个“远射”,因为当时的发光二极管效率非常低。同时他对此也持有怀疑态度,因为当时两年前才被证实、已经存在的激光器,需要“精美的镜子”。


  1962年夏天,霍尔表示,对于麻省理工学院林肯实验室研发的效率更高的砷化镓发光二极管,他感到相当震惊。随后,他表示很幸运能通过一些高质量的GaAs材料进行测试,并利用他作为一个业余天文学家的经验,开发出了一种方法来抛光GaAs芯片边缘,形成一个腔体。


  霍尔成功的演示是基于辐射在交界面上来回反弹,而不是垂直反弹的设计。他谦虚地表示,此前没有人“碰巧提出这个想法。”实际上,霍尔的设计本质上是一个幸运的巧合,即形成波导的半导体材料也具有同时限制双极载流子的性质。否则就不可能实现半导体激光器。通过使用不相似的半导体材料,可以形成平板波导以使光子与载流子重叠。


  在通用电气公司进行的这些初步演示是一项重大突破。然而,这些激光器远不是实用的器件,为了促使高功率半导体激光器的诞生,必须实现不同技术的融合。关键技术创新始于对直接带隙半导体材料和晶体生长技术的理解。


  后来的发展包括双异质结激光器的发明和量子阱激光器的后续发展。进一步增强这些核心技术的关键在于效率的提高以及腔面钝化、散热和封装技术的发展。