下圖為雙異質結(DH)平面條形結構,這種結構由三層不同類型半導體材料構成,不同材料發射不同的光波長。
圖中標出所用材料和近似尺寸。結構中間有一層厚0.1~0.3 μm的窄帶隙P型半導體,稱為有源層;兩側分別為寬帶隙的P型和N型半導體,稱為限制層。三層半導體置于基片(襯底)上,前后兩個晶體解理面作為反射鏡構成法布里-珀羅(F-P)諧振腔
DH激光器工作原理:
由于限制層的帶隙比有源層寬,施加正向偏壓后, P層的空穴和N層的電子注入有源層。 P層帶隙寬,導帶的能態比有源層高,對注入電子形成了勢壘,注入到有源層的電子不可能擴散到P層。 同理, 注入到有源層的空穴也不可能擴散到N層。這樣,注入到有源層的電子和空穴被限制在厚0.1~0.3 μm的有源層內形成粒子數反轉分布,這時只要很小的外加電流,就可以使電子和空穴濃度增大而提高效益。
另一方面,有源層的折射率比限制層高,產生的激光被限制在有源區內,因而電/光轉換效率很高,輸出激光的閾值電流很低,很小的散熱體就可以在室溫連續工作。
圖 3.6 DH激光器工作原理(a) 雙異質結構; (b) 能帶; (c) 折射率分布; (d) 光功率分布