量子阱激光器的工作原理、种类及特点优势

量子阱激光器是有源层非常薄，而产生量子尺寸效应的异质结半导体激光器。根据有源区内阱的数目可分为单量子阱和多量子阱激光器。量子阱激光器在阈值电流、温度特性、调制特性、偏振特性等方面都显示出很大的优越性，被誉为理想的半导体激光器，是光电子器件发展的突破口和方向。

在普通的双异质结激光器中，因为有源区的三维尺寸都远大于电子平均自由程，因而电子的态密度函数为抛物线型，当载流子被限制在宽度与其德波罗意波长相当或更小的阱中时，则其态密度函数为类似阶梯形。如图1（a）所示，载流子复合跃迁将发生在各量子能级之间，在一般情况下受选择定则支配。此时注入电子的分布与峰值增益分布如图1（b）（c）所示。如果不考虑其他因素的影响，载流子运动受限越强，其阈值电流应越低。

量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

1、量子线激光器：量子线激光器是通过其“心脏”部分的一个极小的线状的芯而降电转化为光的，由于它的工作电流将比以前的激光器要小得多，故在未来的信息处理装置中将是非常有用的。量子线激光器所需激活电流极低，能够在电路之间起到微型光通讯系统的作用。

2、量子点激光器：量子点激光器的性能与量子阶激光器或量子线激光器相比，具有更低的阀值电流密度、更高的特征温度和更高的增益等优越特性。

特点：

1. 在量子阱中，态密度呈阶梯状分布，量子阱中首先是Elc和Elv之间电子和空穴参与的复合，所产生的光子能量hv=Elc-Elv》Eg，即光子能量大于材料的禁带宽度。相应地，其发射波长凡小于所对应的波长，即出现波长蓝移。

2. 在量子阱激光器中，辐射复合主要发生在Elc和Elv之间，这是两个能级之间的电子和空穴参与的复合，不同于导带底附近的电子和价带顶附近的空穴参与的辐射复合，因而量子阱激光器光谱的线宽明显地变窄了。

3. 在量子阱激光器中，由于势阱宽度Lx通常小于电子和空穴的扩散长度Le和Ln，电子和空穴还未来得及扩散就被势垒限制在势阱中，产生很高的注入效率，易于实现粒子数反转，其增益大大提高，甚至可高达两个数量级。

4. 量子阱使激光器的温度稳定条件大为改善，AIGalnAs量子阱激光器的特征温度可达150K，甚至更高。因而，这在光纤通信等应用中至关重要。

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