激光被廣泛應用是因為它具有單色性好、方向性強、亮度高等特性。激光技術的原理是：當光或電流的能量撞擊某些晶體或原子等易受激發的物質，使其原子的電子達到受激發的高能量狀態，當這些電子要回復到平靜的低能量狀態時，原子就會射出光子，以放出多余的能量;而接著，這些被放出的光子又會撞擊其它原子，激發更多的原子產生光子，引發一連串的“連鎖反應”，并且都朝同一個方前進，形成強烈而且集中朝向某個方向的光。

1 閾值電流

當注入p-n結的電流較低時，只有自發輻射產生，隨電流值的增大增益也增大，達閾值電流時，p-n結產生激光。

影響閾值的幾個因素：

(1)晶體的摻雜濃度越大，閾值越小。

(2)諧振腔的損耗小，如增大反射率，閾值就低。

(3)與半導體材料結型有關，異質結閾值電流比同質結低得多。目前，室溫下同質結的閾值電流大于30000A/cm2;單異質結約為8000A/cm2;雙異質結約為1600A/cm2。現在已用雙異質結制成在室溫下能連續輸出幾十毫瓦的半導體激光器。

(4)溫度愈高，閾值越高。100K以上，閾值隨T的三次方增加。因此，半導體激光器最好在低溫和室溫下工作。

2、方向性

由于半導體激光器的諧振腔短小，激光方向性較差，在結的垂直平面內，發散角最大，可達20°-30°;在結的水平面內約為10°左右。

3、效率

量子效率 η=每秒發射的光子數/每秒到達結區的電子空穴對數

77K時，GaAs激光器量子效率達70%-80%;300K時，降到30%左右。

功率效率η1=輻射的光功率/加在激光器上的電功率

由于各種損耗，目前的雙異質結器件，室溫時的η1最高10%，只有在低溫下才能達到30%-40%。

4、光譜特性

由于半導體材料的特殊電子結構，受激復合輻射發生在能帶(導帶與價帶)之間，所以激光線寬較寬，GaAs激光器，室溫下譜線寬度約為幾納米，可見其單色性較差。輸出激光的峰值波長：77K時為840nm;300K時為902nm。

審核編輯：湯梓紅