Применения полупроводниковых лазеров

Полупроводниковые лазеры находят сегодня целый ряд важных применений в различных областях. Впервые эти лазеры в больших масштабах использовались в качестве оптической считывающей головки в компакт-дисковых системах. Теперь эта область применения расширилась и включает в себя оптические диски, используемые как постоянные или одноразовые запоминающие устройства. Для этих применений используются GaAs-лазеры, однако предпринимаются большие усилия для разработки полупроводниковых лазеров видимого диапазона, поскольку более короткая длина волны позволяет считывать диски с более высокой поверхностной плотностью записи. В лазерах видимого диапазона в качестве активной среды применяется тройной сплав GaInP (или четверной сплав AlGaInP), а для р- и n-облаcтей — GaAs. Выбором подходящего параметра состава можно согласовать решетки обоих сплавов с GaAs, и к настоящему времени достигнута надежная работа при комнатной температуре в красной области спектра (λ = 680 нм) на основе GalnP. Кроме того, эти лазеры широко применяются в волоконнооптической связи, причем опять же с GaAs, в то время как в будущем, наверное, для этой цели лучше подойдет лазер на четверном сплаве InGaAsP. Для применений в связи срок службы любого компонента должен составлять как минимум около 10⁵ ч (т. е. больше 10 лет). В настоящее время срок службы промышленных устройств составляет 10⁴ ч, а экспериментальных около 5*10⁵ ч ¹⁾. В настоящее время полупроводниковые лазеры на GaAs широко применяются для накачки Nd : YAG-лазеров в конфигурации с продольной накачкой. Для получения более высоких мощностей стержень из Nd : YAG можно также накачивать в поперечной конфигурации линейкой диодных лазеров. Как уже отмечалось, выходная мощность полоскового диодного лазера ограничена оптическим разрушением грани до типичного значения около 50 мВт. С целью повышения мощности были разработаны линейки диодов с отдельными лазерными каналами, достаточно близко расположенными друг к другу, так что излучение всех этих каналов становится связанным, а фазы— синхронизованными. Таким путем была получена мощность около 2 Вт от линейки из 40 лазерных каналов. В заключение можно сказать, что для приложений полупроводниковые лазеры в настоящее время, по-видимому, играют наиважнейшую роль. Учитывая продолжающееся быстрое развитие этих лазеров, можно ожидать, что их роль в будущем значительно возрастет.

¹⁾ Следует заметить, что поскольку 1 год равен примерно 9000 ч, для оценки столь длительного срока службы необходимо применять так называемые тесты ускоренного старения. При этом ожидаемый срок службы при комнатной температуре экстраполируется из результатов ресурсных испытаний при повышенной температуре (при которой срок службы заметно короче).