可見光半導體激光器是一種輸出光波長在可見光范圍內的半導體激光器，其波長通常在400至700納米之間。這類激光器因其獨特的可見特性，在多個領域有著廣泛的應用，包括作為彩色顯示器光源、光存貯設備的讀取和寫入、激光打印、激光印刷、高密度光盤存儲系統、條碼讀出器以及固體激光器的泵浦源等。
原理基礎
可見光
可見光是指人眼能夠感知的電磁波譜的一部分，其波長范圍大致在400至700納米之間。然而，不同人的視覺感受可能略有差異，有些人甚至能夠感知到波長稍短于380納米或稍長于780納米的電磁波。人眼最敏感的光波長大約為555納米，位于綠色光區。此外，可見光的范圍也受到地球大氣層的影響，因為大氣層對大多數電磁波輻射并不透明，除了可見光波段和其他少數如無線電通訊波段等。
半導體激光器
半導體激光器是一種使用特定半導體材料作為工作物質，通過受激發射作用產生激光的器件。其基本原理是在半導體物質的能帶之間或能帶與雜質能級之間實現非平衡載流子的粒子數反轉，從而在電子與空穴復合過程中產生受激發射。常見的激勵方式包括電注入式、光泵式和高能電子束激勵式。其中，電注入式的半導體激光器通常是使用砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦（InP）等材料制成的半導體面結型二極管，通過正向偏壓注入電流來激勵。光泵式則常使用N型或P型半導體單晶，如GaAs、InAs、InSb等，借助其他激光器的激光作為光泵激勵。高能電子束激勵式則是使用N型或P型半導體單晶，如PbS、CdS、ZnO等，通過外部注入高能電子束來進行激勵。在這些半導體激光器中，性能優異且應用廣泛的是一些具有雙異質結構的電注入式GaAs二極管激光器。
波長控制
半導體光電器件的工作波長與其使用的半導體材料密切相關。半導體材料中的導帶和價帶分別允許電子和空穴自由移動，兩者之間有一條禁帶。當電子吸收光能量躍遷至導帶，隨后返回價帶釋放能量時，就會發生光電轉化。半導體材料的禁帶寬度決定了光電器件的工作波長。隨著材料科學的進步，人們可以通過能帶工程精細調整半導體材料的能帶結構，使其能夠滿足不同的需求，并拓展光電器件的工作波長范圍。
應用領域
水下通信
可見光半導體激光器中的藍、綠光激光在海水中的傳輸損耗較低，尤其是在深度達到100米時，其損耗比其他波長的光低約20dB。同時，藍、綠光在水中的穿透深度可達600米，這使得它們非常適合用于海底通信和深水探測。
信息儲存
自NaKamura成功研制出GaInN/GaN藍光激光器以來，可見光半導體激光器在光盤系統中得到廣泛應用，如CD播放器、DVD系統和高密度光存儲器。可見光面發射激光器在光盤、打印機、顯示器等領域發揮著重要作用，尤其是紅光、綠光和藍光面發射激光器的應用更為普遍。藍綠光半導體激光器還被用于激光打印、高密度信息讀寫、深水探測，并在大屏幕彩色顯示和高清晰度彩色電視機中有所應用。
醫學應用
醫學監測和診斷
- 激光多普勒技術
- 激光共焦掃描顯微鏡
- 激光全息技術
臨床生物效應應用
- 組織焊接
- 組織切割
- 照射、理療
參考資料 >
可見光激光器(visible lasers).光電查.2024-11-04
可見光半導體激光器體積小巧、性能不俗.ams-osram.cn.2024-11-04
可見光激光器.騰訊云.2024-11-04