應(yīng)用圖4 激光二極管隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展，多層結(jié)構(gòu)。常用的激光二極管有兩種：①PIN光電二極管。它在收到光功率產(chǎn)生光電流時(shí)，會(huì)帶來(lái)量子噪聲。②雪崩光電二極管。它能夠提供內(nèi)部放大，比PIN光電二極管的傳輸距離遠(yuǎn)，但量子噪聲更大。為了獲得良好的信噪比，光檢測(cè)器件后面須連接低噪聲預(yù)放大器和主放大器。半導(dǎo)體激光二極管的工作原理，理論上與氣體激光器相同。

激光二極管⑴波長(zhǎng)：即激光管工作波長(zhǎng)，可作光電開(kāi)關(guān)用的激光管波長(zhǎng)有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。⑵閾值電流Ith ：即激光管開(kāi)始產(chǎn)生激光振蕩的電流，對(duì)一般小功率激光管而言，其值約在數(shù)十毫安，具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至10mA以下。⑶工作電流Iop ：即激光管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流，此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要。⑷垂直發(fā)散角θ⊥：激光二極管的發(fā)光帶在垂直P(pán)N結(jié)方向張開(kāi)的角度，一般在15?~40?左右。⑸水平發(fā)散角θ∥：激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)平行方向所張開(kāi)的角度，一般在6?~ 10?左右。⑹監(jiān)控電流Im ：即激光管在額定輸出功率時(shí)，在PIN管上流過(guò)的電流。 每一張圖像的標(biāo)簽顯示方式可調(diào)。美國(guó)自動(dòng)打孔激光破膜囊胚注射

發(fā)展上世紀(jì)60年代發(fā)明的一種光源，命名為激光，LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫(xiě)。1962年秋***研制出 77K下脈沖受激發(fā)射的同質(zhì)結(jié)GaAs 激光二極管。1964 年將其工作溫度提高到室溫。1969年制造出室溫下脈沖工作的單異質(zhì)結(jié)激光二極管，1970年制成室溫下連續(xù)工作的 Ga1-xAlxAs/GaAs雙異質(zhì)結(jié)(DH)激光二極管。此后，激光二極管迅速發(fā)展。1975年 Ga1-xAlxAs/GaAsDH 激光二極管的壽命提高到105小時(shí)以上。In1-xGaxAs1-yPy/InP 長(zhǎng)波長(zhǎng)DH激光二極管也取得重大進(jìn)展，因而推動(dòng)了光纖通信和其他應(yīng)用的發(fā)展。此外還出現(xiàn)了由Pb1-xSnxTe等 Ⅳ-Ⅵ族材料制成的遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)激光二極管。北京1460 nm激光破膜8細(xì)胞注射采用非接觸式的激光切割方式，免除了傳統(tǒng)機(jī)械操作可能帶來(lái)的損傷，對(duì)細(xì)胞傷害小。

激光二極管內(nèi)包括兩個(gè)部分：***部分是激光發(fā)射部分(可用LD表示)，它的作用是發(fā)射激光，如圖12中電極(2);第二部分是激光接受部分(可用PD表示)，它的作用是接受、監(jiān)測(cè)『LD發(fā)出的激光(當(dāng)然，若不需監(jiān)測(cè)LD的輸出，PD部分則可不用)，如圖12中電極(3);這兩個(gè)部分共用公共電極(1)，因此，激光二極管有三個(gè)電極。激光二極管具有體積小、重量輕、耗電低、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、調(diào)制方便、耐機(jī)械沖擊以及抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)過(guò)電流、過(guò)電壓以及靜電干擾極為敏感，因此，在使用時(shí)，要特別注意不要使其工作參數(shù)超過(guò)其最大允許值，可采用的方法如下：(1)用直流恒流源驅(qū)動(dòng)激光二極管。(2)在激光_極管電路上串聯(lián)限流電阻器，并聯(lián)旁路電容器。(3)由于激光二極管溫度升高將增大流過(guò)它的電流值，因此，必須采用必要的散熱措施，以保證器件工作在一定的溫度范圍之內(nèi)。(4)為了避免激光二極管因承受過(guò)大的反向電壓而造成擊穿損壞，可在其兩端反并聯(lián)上快速硅二極管。

半導(dǎo)體激光二極管的基本結(jié)構(gòu)：垂直于PN結(jié)面的一對(duì)平行平面構(gòu)成法布里——珀羅諧振腔，它們可以是半導(dǎo)體晶體的解理面，也可以是經(jīng)過(guò)拋光的平面。其余兩側(cè)面則相對(duì)粗糙，用以消除主方向外其它方向的激光作用。半導(dǎo)體中的光發(fā)射通常起因于載流子的復(fù)合。當(dāng)半導(dǎo)體的PN結(jié)加有正向電壓時(shí)，會(huì)削弱PN結(jié)勢(shì)壘，迫使電子從N區(qū)經(jīng)PN結(jié)注入P區(qū)，空穴從P區(qū)經(jīng)過(guò)PN結(jié)注入N區(qū)，這些注入PN結(jié)附近的非平衡電子和空穴將會(huì)發(fā)生復(fù)合，從而發(fā)射出波長(zhǎng)為λ的光子，其公式如下：λ = hc/Eg ⑴式中：h—普朗克常數(shù)； c—光速； Eg—半導(dǎo)體的禁帶寬度。上述由于電子與空穴的自發(fā)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象稱為自發(fā)輻射。當(dāng)自發(fā)輻射所產(chǎn)生的光子通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，一旦經(jīng)過(guò)已發(fā)射的電子—空穴對(duì)附近，就能激勵(lì)二者復(fù)合，產(chǎn)生新光子，這種光子誘使已激發(fā)的載流子復(fù)合而發(fā)出新光子現(xiàn)象稱為受激輻射。如果注入電流足夠大，則會(huì)形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布，即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下，少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射，造成選頻諧振正反饋，或者說(shuō)對(duì)某一頻率具有增益。當(dāng)增益大于吸收損耗時(shí)，就可從PN結(jié)發(fā)出具有良好譜線的相干光——激光，這就是激光二極管的原理。卵胞漿內(nèi)單精子注射技術(shù)（ICSI）中，激光破膜儀能夠精確處理卵子膜，便于精子注入，提升受精率。

二、激光打孔技術(shù)在薄膜材料中的應(yīng)用1.微孔加工在薄膜材料中，微孔加工是一種常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景。利用激光打孔技術(shù)，可以在薄膜材料上形成微米級(jí)的孔洞，滿足各種不同的應(yīng)用需求。例如，在太陽(yáng)能電池板的生產(chǎn)中，利用激光打孔技術(shù)可以在硅片表面形成微孔，提高太陽(yáng)能的吸收效率。在濾膜的制備中，通過(guò)激光打孔技術(shù)可以制備出具有微孔結(jié)構(gòu)的濾膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的過(guò)濾和分離。2.納米級(jí)加工隨著科技的發(fā)展，納米級(jí)加工成為了薄膜材料加工的重要方向。激光打孔技術(shù)作為一種先進(jìn)的加工手段，在納米級(jí)加工中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)精確控制激光束的能量和運(yùn)動(dòng)軌跡，可以在薄膜材料上形成納米級(jí)的孔洞，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)結(jié)構(gòu)的制備。這種加工方式可以顯著提高薄膜材料的性能，例如提高其力學(xué)性能、光學(xué)性能和電學(xué)性能等。3.特殊形狀孔洞的加工除了常規(guī)的圓形孔洞外，利用激光打孔技術(shù)還可以加工出各種特殊形狀的孔洞。例如，在柔性電子器件的制造中，需要將電路圖案轉(zhuǎn)移到柔性基底上。利用激光打孔技術(shù)可以在柔性基底上加工出具有特殊形狀的孔洞，從而實(shí)現(xiàn)電路圖案的轉(zhuǎn)移。這種加工方式可以顯著提高柔性電子器件的性能和穩(wěn)定性。利用激光破膜儀對(duì)早期胚胎進(jìn)行精細(xì)操作，有助于深入研究胚胎發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞命運(yùn)決定等機(jī)制。美國(guó)自動(dòng)打孔激光破膜XYRCOS

激光模塊整合在專門(mén)設(shè)計(jì)的40X物鏡上，物鏡運(yùn)行透過(guò)可見(jiàn)。美國(guó)自動(dòng)打孔激光破膜囊胚注射

激光二極管

激光二極管包括單異質(zhì)結(jié)（SH）、雙異質(zhì)結(jié)（DH）和量子阱（QW）激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)，是市場(chǎng)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但其輸出功率?。ㄒ话阈∮?mW），線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統(tǒng)中的應(yīng)用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號(hào)。在雙向光接收機(jī)的回傳模塊中，上行發(fā)射一般都采用量子阱激光二極管作為光源。 美國(guó)自動(dòng)打孔激光破膜囊胚注射