半导体激光器——光与电子的交融之舞
一、核心构造概览
半导体激光器，其基石在于P-N结。它巧妙地运用了“双异质结接合构造”，将金属包层从两侧夹住发光层（有源层），形成一道高效的光场限制和载流子注入的巧妙结构。有源区是核心发光区域，通过粒子数反转实现受激辐射，材料如InP、GaAs等在此发挥着关键作用。波导层则负责限制光场的扩展，如厚N型波导层能降低光的发散角。
二、光学谐振腔的奥秘
谈及光学谐振腔，我们不能不提法布里-珀罗谐振腔。它由两端的反射镜构成，能够筛选特定频率和方向的光，实现光放大。而新型的环形布拉格微腔（CBR）则通过环形布拉格光栅实现了二维光场的束缚，这一创新设计显著降低了模式体积并提升了光学限制因子。垂直腔面发射激光器（VCSEL）则是另一大亮点，它使光垂直于芯片表面发射，分布式布拉格反射镜（DBR）构成了其谐振腔。
三、功能层设计的精妙之处
在功能层设计中，电子/空穴阻挡层的出现令人瞩目。这些阻挡层位于有源区的两侧，它们的使命是防止载流子溢出，从而提升效率。腐蚀停止层和缓冲层的存在则更多是为了工艺控制和降低晶格失配，例如在InP基器件中，缓冲层的作用尤为关键。
四、创新技术的闪耀点
让我们把目光转向一些创新技术示例。胶体量子点激光器是一个引人注目的成果，它采用合金化渐变核壳量子点作为增益介质，结合环形布拉格微腔，实现了低阈值和室温连续工作。外延简化设计也是一个亮点，部分结构只需一次外延工艺，大大降低了制备的复杂度。
五、结构分类的细致梳理
谈到结构分类，单异质结、双异质结以及量子阱/量子点结构是主要的几种类型。单异质结分为同型和异型，双异质结则是当前的主流设计，它在载流子限制能力上有所提升。而量子阱/量子点结构则通过低维材料优化了能带和发光效率。
半导体激光器以P-N结为基石，通过双异质结、波导层和谐振腔的协同工作实现激射。其发展脉络清晰，技术革新层出不穷，如环形布拉格微腔和胶体量子点技术等新型设计，进一步提升了激光器的集成度、效率及稳定性。这一切的创新和突破，都是光与电子交融之舞的美妙乐章。
