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固體激光器和半導體激光器優缺點

來源:
2025-02-17
類別:基礎知識
eye 35
文章創建人 拍明芯城

固體激光器和半導體激光器各有其獨特的優缺點,以下是具體的對比分析:

固體激光器

優點:

  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. 結構緊湊:結構相對緊湊、牢固耐用,使用和維護方便,價格也相對略低于氣體激光器。

  3. 高能量輸出:由于產生激光的粒子摻于固體物質中,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萬焦耳,脈沖峰值功率可達幾十太瓦。

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

缺點:

  1. 熱效應:固體熱效應嚴重,連續輸出功率不如氣體高,通常可達千瓦級水平。

  2. 光學損耗:激光需要偏振,對于某些非偏介質,需引入起偏器和檢偏器,這增加了光學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,高速的開關電磁輻射較大。

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

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半導體激光器

優點:

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

  2. 可批量生產:由于是小型、層狀結構,可以用光刻和平面工藝技術制作,適宜于大量生產。

  3. 可靠性高:單片狀結構具有牢固的機械結構,且不存在磨損等因素,不需要經常維修,壽命長。

  4. 集成化:能夠把同種半導體激光器集成在同一襯底上,實現單片集成化。

  5. 調制方便:可直接調制,把信號重疊在驅動電流上,在直流到G赫茲范圍內,可以調制振蕩強度、頻率和相位。

缺點:

  1. 噪聲:在載流子復合、載流子漲落、激射過程中的自發輻射等過程中會產生不同的電噪聲和光噪聲。

  2. 溫度特性差:環境溫度的變化會對半導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. 輸出光發散:激射后輸出的光束發散角普遍較大,在光纖通信等領域需要對激射光束進行整形和匯聚處理。

  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。

  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節需要注意。

綜上所述,固體激光器和半導體激光器在優缺點上各有側重,選擇哪種激光器取決于具體的應用場景和需求。


責任編輯:Pan

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標簽: 固體激光器

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