半导体激光二极管的原理及应用
半导体激光二极管是比较娇贵的器件，工作方式一般都是采样恒流。过流过压都会造成激光管的损坏。尤其怕静电。 半导体激光二极管的常见参数有：
(1)波长：即激光管工作波长，目前可作方向张开的角度，一般在15?～40?左右。
(2)水平发散角θ∥：激光的发光带在与PN结平行方向所张开的角度，一般在6?～10?左右。
(3)监控电流Im：即激光管在额定输出功率时，在PIN管上流过的电流。
半导体激光二极管(LD)是一种用来构建光通信系统的与光纤配套使用的激光器，它能直接作为光通信用光源，也可以作为激光器、放大器的泵浦源，在激光工程研究领域有着十分重要的地位。它具有半导体器件的特点：体积小、结构简单、效率高、能直接调制，但输出功率、单色性和方向性不如其他激光器。
半导体激光二极管的原理
由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时，一旦经过已发射的电子—空穴对附近，就能激励二者复合，产生新光子，这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大，则会形成和热平衡状态相反的载流子分布，即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下，少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射，造成选频谐振正反馈，或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时，就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光，这就是激光二极管的简单原理。
半导体激光二极管是通过PN结电注入泵浦的方式实现受激发射的半导体器件。它具有半导体器件的特点：体积小、结构简单、效率高、能直接调制，但输出功率、单色性和方向性不如其他激光器。通过PN结电注入泵浦的方式实现受激发射的半导体器件。它具有半导体器件的特点：体积小、结构简单、效率高、能直接调制，但输出功率、单色性和方向性不如其他激光器。
在PN结上施加正向偏置，则有电流流过PN结，即电子由N区注入到P区，而空穴由P区注入到N区。提高偏置电压，电流增大到某一定值时，就会使有源区材料的导带中能级上电子占有的几率大于价带中相对应能级上电子占有的几率，从而发生粒子数分布反转，能为受激发射提供增益。当增益等于或大于半导体材料本身的吸收损耗和端面漏出损耗时，就能获得受激发射式中gth为阈值时的增益，αi为材料内部的吸收损耗，为端面漏出损耗，L为腔长,R1、R2为两个端面的反射率。通常g=βJb,β为增益因子，J为注入电流密度。对于高增益区来说,b=1,因此得出受激发射的阈值条件为
1962年秋首次研制出 77K下脉冲受激发射的同质结GaAs 激光二极管。1964 年将其工作温度提高到室温。1969年制造出室温下脉冲工作的单异质结激光二极管，1970年制成室温下连续工作的 Ga1-xAlxAs/GaAs双异质结(DH)激光二极管。此后，激光二极管迅速发展。1975年 Ga1-xAlxAs/GaAsDH 激光二极管的寿命提高到105小时以上。In1-xGaxAs1-yPy/InP 长波长DH激光二极管也取得重大进展，因而推动了光纤通信和其他应用的发展。此外还出现了由Pb1-xSnxTe等 Ⅳ-Ⅵ族材料制成的远红外波长激光二极管。
半导体激光二极管 - 器件的性能
①电流低于Ith时为自发辐射(荧光)，大于Ith时为受激辐射(激光)。Ith为阈值电流。受激发射时曲线的斜率为外微分量子效率。Ith以上和以下时分别发出的激光功率同荧光功率之比称消光比。通常双异质结激光二极管连续工作的Ith为20～100毫安，输出光功率可达几十毫瓦，外微分量子效率为20%～60%。
② 电压和电流的关系:激光二极管的V-I特性同通常的二极管相似，由此可测出激光器的串联电阻，通常为零点几到几欧姆。
③ 光谱特性：激光二极管有源区禁带宽Eg(ev)同发射波长的关系为Eg=1.2398/λ(λ：μm)。多模二极管的谱线半宽一般小于20埃,而单模器件通常小于1埃。
④ 光束发射角度：由于发光面积较小，因此光束发散角度较大。通常平行和垂直于PN结方向上的发散角为10°×50°，最好的约为4°×14°。
⑤ 温度特性：阈电流密度满足 Jthexp(T/T0)，式中T0为特征温度。如Ga1-xAlxAs/GaAs DH激光器,T0=100～150K，In1-xGaxAs1-yPy/InP DH激光器,T0=50～70K。
⑥ 瞬态特性：激光二极管可采用电信号直接调制，当电源刚接通(脉冲工作或直流工作)时，都可观测到瞬时振荡、延迟、自脉动等效应，这些与载流子寿命、电子和光子系统的相互关联、量子散粒效应、增益与损耗的不均匀性以及温度变化等有关。
⑦ 噪声：由于种种原因(如量子涨落、模式跳动等)，激光二极管在调制应用时会产生量子噪声、模式分配噪声、二次谐波噪声、反射光噪声等。
⑧ 可靠性：维持激光输出功率恒定，工作电流提高50%所需时间，或者维持电流恒定而输出功率下降某一百分比所需时间称为激光器的寿命。寿命与温度关系为Ea采用高温加速老化,就可依照此式推算出室温下的寿命。
器件应用：
①光纤通信系统中的光源：主要采用波长为0.82～0.90微米的Ga1-xAlxAs/GaAs DH激光器和1.3微米、1.55微米的In1-xGaxAs1-yPy/InP DH激光器作光源。
特别是后者，在光纤中损耗低、色散小，更适于长距离光纤通信。激光二极管常用作发射端和中继站的电光转换器、接收端的本机振荡器等。
② 光盘存储系统中的写入和读出光源：能在光盘介质上存储或取出大容量信息。
③ 光纤、探测器参数的测试光源：可用来测量光纤的带宽、色散、故障点、探测器的响应时间等。
④ 信息技术方面：可作为激光印刷、激光扫描器、激光传感器、激光显示等的光源。
⑤ 铅盐类Pb1-xCdxS、Pb1-xSnxTe等制成的激光二极管，波长范围2～40微米，并且可调谐,常用来作激光光谱仪和大气污染监测设备的光源。
现代采用新结构已制成各种结构的动态单频激光二极管、量子阱激光二极管、双稳态激光二极管。激光二极管同探测器或场效应晶体管集成在同一衬底上的光集成或光电集成器件也有新进展。
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现代采用新结构已制成各种结构的动态单频激光二极管、量子阱激光二极管、双稳态激光二极管。激光二极管同探测器或场效应晶体管集成在同一衬底上的光集成或光电集成器件也有新进展。
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在半导体激光二级管的数据手册里会看到工作电流和工作电压两项参数。在设计驱动电路时，设计恒流源电路输出一恒定的工作电流值，但是通过计算发现在半导体激光二极管的电压并不能达到数据手册里的值。请问该怎么解决?