定义:激光是由受激辐射产生的光放大。激光二极管发出单一波长的辐射，有时是一个窄带的紧密间隔的波长。
它由于受激发射而发光，在此过程中当入射光子撞击半导体原子时，能级较高的电子与能级较低的空穴重新结合。由于这两个光子被发射，一个入射光子和另一个由于电子和洞的重新组合而发射。
LED也在相同的原则上工作，但主要区别是内部建筑。激光二极管由窄通道形成，并且它用作光的波导。但LED由宽渠道组成。
由于它的结构，激光二极管发出单色光(单色)。激光二极管发出的光是单波长的，而led发出的光是宽波段的。因此，LED发出的光是不相干的。
激光二极管的施工
激光二极管由两层半导体组成，即p型和n型。半导体层由掺有硒、铝或硅等材料的砷化镓构成。其结构与LED相同，只是激光所用的通道较窄，只能产生一束光。
激光二极管的另一个不同之处在于，它还存在一个内在的GaAs层(未掺杂)。这一层叫做活动层。活动层被折射率较低的层所包围。它起着光学反射器的作用。
这些层以及有源层形成波导，使得光可以仅在单个和固定方向上的单个路径中行进。在本节中产生光束。提供金属触点以促进偏置。
激光二极管的工作
如果在较高能量水平处于外部的能量源，则激光二极管的原理是其激发状态下的每个原子可以发射光子。
原子发射光能的基本现象有三种吸收，自发发射&受激发射。
吸收
在吸收中，在较低的能量水平下的电子跳跃到更高的能级I.。当电子被提供有外部能量源时，从价带到导电带。现在，在较低的能量水平下存在孔，即更高能量水平的价带和电子。传导带。
自发发射
现在，如果高能级的电子是不稳定的，那么它们会倾向于移动到低能级，以达到稳定。但是如果它们从高能级移动到低能级它们肯定会释放能量，也就是这两个能级之间的能量差。能量将以光的形式释放出来，因此光子将被发射出来。这个过程叫做自发发射。
刺激排放
在刺激的发射中，光子在较高能级处击中电子，并且这些光子从外部光能提供。当这些光子撞击电子时，电子增益能量并且它们用孔重新组合并释放额外的光子。因此，一个事件光子刺激另一个光子以释放。因此，调用此过程刺激的排放。
粒子数反转
能量水平的电子密度是电子的群体，并且在价带或更低的能量带中更少于导管或更高的能量水平。如果电子人群增加在高能态或高能态的寿命较长的情况下，受激辐射会增加。这种在更高能量水平上的人口增长被称为人口反转。
这是激光二极管的必要状态。居群反转越多，处于高亚稳态的电子越多，受激发射也越多。发射的光子与入射的光子处于同一相位。这些光子以单束光的形式传播，因此产生了相干性。
激光二极管的主要类别
激光二极管主要有两大类:注射激光二极管&光学泵浦半导体激光二极管。
- 激光二极管注入:该操作类似于LED，不同之处在于LED由宽通道形成的LED形成，而激光二极管由窄通道形成。我们已经在激光二极管的构造中讨论过这一点。在此，光束在波导中行进，并且二极管本身充当波导。通过重复的刺激发射放大光束。
- 光泵浦半导体激光器:在光泵浦激光器中，注入激光二极管起着外部泵浦的作用。III和V族半导体材料作为基础。放大是通过受激发射实现的。
它提供了几种优点，例如防止由于电极结构引起的干扰。此外，它还提供了波长选择的优点。
激光二极管L-I特性
光能随着激光电流的增加而增加，但它取决于温度。从特定阈值激光电流之后的光能增加，光能增加是显而易见的。激光电流的该阈值随温度呈指数增加。
因此，在较高的温度下，产生光能的激光电流的阈值也会增加。因此，有必要将激光二极管操作到激光电流的阈值，因为超过这个阈值就没有光能。为了有一个可靠的运行，需要确定激光电流的阈值。
激光二极管的V-I特性
激光二极管的正向电压通常约为1.5 V.虽然正向电压取决于工作温度。通过以下图，可以理解二极管中电流中的电流的方差。
激光二极管的优点
- 低功耗设备。
- 由于其制造和运行成本低，所以是经济的。
- 可长期使用。
- 由于它的体积小和内部结构可移植。
- 高可靠性和高效率。
激光二极管的缺点
- 这些是温度依赖性，因此其操作受到操作温度变化的影响。
- 不适合大功率应用。
激光二极管的应用
- 光纤通信系统。
- 条形码读者。
- 激光打印和激光扫描。
- 测距仪。
- 在医疗领域的外科器械。
- 在CD播放机和DVD录音机。
这些是激光二极管的一些重要应用。在所有这些应用中，激光二极管最重要的应用领域是光纤通信系统。
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