特种光纤照明的光纤与半导体光源耦合特性研究(3)

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半导体激光源是半导体经过加工制成的LD光源，半导体激光器与气体LD以及固体LD有着非常明显的不同，其中最主要的是半导体激光器主体是一个p-n结二级管芯片，所以说我们通常又叫它为激光二极管。它的具体结构图见图2.1。

图 2.1 半导体激光器的结构图

中间的有源层，我们通常也称做发光层，它非常非常的薄，仅仅只有零点几微米那么厚，基本上可以忽略不计，它的上半部分由有P型半导体材料构成的，下半部分是由n型半导体材料构成的。

在半导体激光器中，两个发光面呈现出相互平行的状态，从而形成了一段反射面，我们称他为法布里珀罗谐振腔，每一种激光器的波长不一样，或者输出的功率不一样，最终就会导致他们的法布里珀罗谐振腔的长度也会不一样。具体的说，一个激光器的腔长与他的功率存在着正比例关系，并且腔长与波长也存在着正比例关系，如果我们想让它的腔长变长，仅仅只需要增大它的波长或者增大它的功率。

激光器之所以可以产生激光，是因为当它内部的电子由高能级向低能级进行跃迁的时候，它可以开始辐射光子，最终形成的辐射光就会在腔内形成振荡，最终激发电子产生跃迁，产生受机辐射，如果这个时候受刺辐射大于受激吸收，则出现激光。文献综述

2.3 半导体激光器的光束特性及改善方法

半导体激光器的波导结构可以影响着它输出光束的特性，在这种结构中光的电磁场分布就叫做模式，模式又分为纵模和横模，分别是在传播方向上的分布和在垂直方向上的分布。半导体激光器通常是做成条形的，主要是为了实现它在横向的电流和光的限制。

我们在谈论半导体激光器的结构的时候说过，它的有源区非常的薄，但是它的宽度却是有源区厚度的几百倍，由于它的宽度和厚度差别非常大，这就使出射光束形成了束腰，并且不对称。因此，半导体激光器输出的光束并不对称。最终半导体的输出光束打在白屏上就类似一个椭圆，虽然在一些应用中，这个特点并不会影响它的正常应用，但是如果要在另一些场合中应用，就必须对它进行矫正，才能应用。

除此之外，它还有一个比较特殊的地方，那就是通过半导体激光器的光束会发生一个很大的像散现象，具体到实际的应用中，就是指快轴和慢轴的发射原点不会重合，通常因为像散的产生，我们就没有办法通过透镜来同时对快轴和慢轴来进行聚焦处理。与远场光斑分布不均匀的特点一样，如果想要的某个场合中应用，就必须对它的像散真想一切的得修正，具体的修正的方法有两种，一种使用光学系统进行修正，另一种则是直接选没有发生像散的半导体激光器。半导体激光器(LD)在非常多的方面的应用都会与光纤的耦合有关系，所以根据半导体激光器研究出一个价格便宜，耐用的，效果好的耦合系统是我们所关心的重点。大功率的半导体激光器与光纤耦合的效果不是很好的原因是：半导体激光器的模场呈现出一个并非中心对称的椭圆形状，而光纤耦合的模场则呈现一个关于中点对称的圆形。

那么应该如何改善照明效果？众所周知，影响光照效果的因素有很多，但是主要影响光照效果的因素是半导体激光器的光束质量的好坏。由前面的分析我们可以知道，激光器因为自身的特征属性的存在，实际上极其容易受到其他因素的干扰而产生质量不好的光束。光斑呈现的主要特点有: