半导体激光器稳频技术与机理研究(3)
2.1 激光的发展史
激光的原始中文名称叫“镭射”或“莱塞”，是人们对其英文名称“LASER”（来自Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的每个单词的首字母的缩写词）的音译，翻译成中文是“受激辐射的光放大”的意思，于是在1964年，根据科学家钱学森的提议将“光受激发射”改名为“激光”。从此“激光”这个名词就诞生了。
自从20世纪后，在原子能、半导体以及计算机等一系列伟大的人类发明之后，被称为“最快速的刀”“最准确的尺”“最明亮的光”和“奇异的激光”的20世纪的又一神奇就是激光。Albert.Einstein（德国著名的物理学家）曾经在1916年的时候就已经发现了激光的原理，但是一直到1958年人类才第一次成功制造出激光。激光的诞生以及迅速发展不但使古老的光学科学获得了重生，而且加速了一新兴行业的诞生,同时也进一步推动了人类生产力的发展。
与此同时，激光的诞生在全世界引起了一场信息的革命，因激光的广泛应用而大大地增加了一些信息存储的效率，并且方便于人们存储和获得信息，“激光革命” 的意义非同寻常。对于激光而言，其空间和时间的控制性都非常好，对于加工材料的形状规格、尺寸大小、材质的不同和加工环境是否稳定的要求都不是特别严格，尤其是非常适合自动化加工领域，数字控制和激光加工方法结合之后便能够形成一台效率很高的加工装置，这种方法已经成为企业开展生产的关键技术，为高质量、高效率和低成本的生产创造了一个光明的未来。目前，激光技术已融入到我们的日常生活中，在未来的几年，激光将会给人类带来更多的奇迹。
2.2 半导体激光器的发展史
在1960年前后，几乎都是同质结型，它是一种制造在材料上的P-N结二极管。在正向高电流的作用下，电子和空穴分别连续地向P区和N区注入。因此，在P-N结耗尽层区内就会形成载流子数目的反转分布，因为电子的转移速率大于空穴的转移速率，所以在有源区域就会发生载流子的辐射、复合，进而发出荧光，在一定的条件下产生激光，但是这种半导体激光器只能够以脉冲的方式来工作。
异质结激光器是其发展的第二阶段，它是由两个不同的半导体材料薄层（例如GaAs，GaAIAs）所构成。为了减小其阈值电流，单异质结注入式半导体激光器运用异质结势垒的特点将注入的电子束缚在P区内部，因此对于二者的阈值电流相比而言，单异质结比同质结减小了一个数量级，但是与同质结相比单异质结激光器的不足之处就是不可以连续工作在室温环境下。
在20世纪70年代初期，实现了激光的波长达到九千埃、能够连续工作在室温环境下的双异质结砷化镓一镓铝砷激光器。双异质结激光器(DHL)不仅可以不断展宽激光器波段的线宽而且还可以改善调谐的能力，其结构特点是构成薄层的能隙材料比较窄，注入的载流子被束缚在有源区之中，因此较低的电流注入就可以完成载流子的数目反转。目前性能比较好、应用比较广泛、成熟的是电注入式砷化镓二极管激光器。同质结和异质结半导体激光器性能对照可参考下表1[9]。
表1 同质结和异质结半导体激光器性能对照
名称 制成时间 制造方法 突破特性 阈值电流A/cm2 工作温度 缺点
同质结 1962 扩散法 半导体材料 105 77K脉冲工作 阈值电压过高
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