激光二极管和激光器的区别

激光二极管和激光器是激光技术中的两种不同的设备，它们在工作原理、用途及结构等方面存在差异。本文将分别从这些方面对激光二极管和激光器进行比较，以便更好地理解它们之间的不同。

一、工作原理

激光二极管和激光器同样依靠电子激发原子或分子产生激光，但它们的工作原理略有不同。

激光二极管原理：

激光二极管利用半导体材料内部的pn结构，在注入电流后产生反向电压，导致电子从n区跨过pn结到p区，与空穴复合而发出光子而产生激光。它的工作原理基于发射促进和吸收反转过程。发射促进是指在材料中预先存在的电子和空穴之间，被输入一些能量产生更多的激子对，接着这些激子对放出的光子能够被吸收，并被其他激子对所发射的光子所激发，产生更多的激子对并发射出更多的光子。这种循环反转效应可造成百万倍增益，从而得到高功率密度的光束。

激光器原理：

激光器则是通过激发介质内的原子发射出激光。激光器的基本构成是由激光介质、能量泵及共振腔构成。激发介质内的原子吸收泵浦光并处于激发态，随后在共振腔内受到反射产生的强激光激发会被强迫退回到基态，原子在回弛时发射出与泵浦光同相的激光光子，随着共振腔内的反射得到放大，从而获得非常高的激光输出功率。

二、用途

激光二极管：

激光二极管被广泛应用于光纤通信、激光打印机、光存储器、传感器和医疗治疗设备中。在光存储器中，LD可以写入无数的“0”和“1”，其速度和精度相对较高，并能带来高速的数据传输和较高的读取速度。激光二极管在医学上也有广泛应用，如激光手术、失明、皮肤病和准分子手术等。同时它的体积小、功耗低使得它被广泛应用于便携式及手持式设备中，例如激光笔等。

激光器：

激光器在军事、医学、工业和科学等领域中有广泛的应用。在军事上，激光器可用于制导和跟踪武器，用于雷达反制和无人机识别。在医学上，激光器可用于眼科手术，因为其具有小的发散角和锐利束，可以精确地切割人眼的角膜医学方面的应用包括眼科手术和皮肤治疗，激光器在工业中也有广泛的应用，如切割、钻孔、焊接和表面处理等行业。在科学领域，激光器广泛用于材料科学、量子计算、量子光学、光纤通讯等领域，

三、结构

激光二极管：

激光二极管通常由n型和p型半导体材料组成，被放置在单元管内部，是一种半导体器件，包括波导、pn结、反射镜和前后窗口。其中波导是导引光子向前方传播的重要组成部分，pn结通过正常或反向电压调节材料带的宽度，从而控制运载子的结合和辐射速率。激光二极管的主要工作特点是电流和光强的关系呈对数上升，而且其输出功率随温度的变化而线性变化。

激光二极管通常由一对正负极远离的压缩ATM铌反膜，呈箭头形，当施加电流时，电流流经铌反膜，这种电流的一个电子给予倾向于无效成为热能，另一个电子则倾向于假发出低能激光，形成前面提到的发射促进和吸收反转过程。通常，铌反膜的长度是100-500微米，标准的激光二极管的总长度约为6mm。

激光器：

激光器的结构相对复杂，通常由激光介质、反射镜、光学腔、泵浦源和驱动电路等组成。激光介质是产生激光的基本材料，可以是液体、气体、晶体或半导体，光学腔用于控制光的传播路径，反射镜用于反射光子，而泵浦源用于提供能量。激光器主要特点是光强光照常常与电流强度线性相关，且在一定的限制下可以发出高功率的激光束。同时，激光器输出具有单色性强，光束发散角小，发射光束可集成化和最大功率输出高等优点。

激光器的结构通常包括一个保持高反射位置的端部反射器和一个保持低反射位置的输出端反射器。这种结构是为了减少出射激光线的损失而设计的。激光器有许多类型，包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和化学激光器等。然而，它们的基本结构都相似，通常由能量泵、活性介质和反射器组成。

综上所述，激光二极管和激光器在工作原理、用途及结构等方面存在显著差异。虽然它们都以激发原子发射出激光作为其基本的工作原理，但激光器的激发原子的方式要更多样化。这种区别使得它们被大量应用于不同的领域中。