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   1．半導體激光器的基本結構和工作原理

圖（1）示出了GaAs激光器的結構。它的核心部分是p—n結。p—n結的兩個端面是按晶體的天然晶面剖切開的，稱為解理面，該二表面極為光滑，可以直接用作為平行反射鏡面，構成諧振腔。上下電極施加正向電壓，使結區產生雙簡并的能帶結構及激光工作電流。激光可以從一側解理面輸出，也可由兩側輸出。

圖（1） GaAs激光器的結構

2. 半導體激光器工作的閾值條件

激光器產生激光的前提條件除了粒子數發生反轉還需要滿足閾值條件，即諧振腔的雙程光放大倍數大于1，或增益系數滿足第二章中給出的(1)式

               (1)

在這里，α_內是半導體激光器諧振腔的內部損耗，L為晶體兩解理面之間的長度，r₁和r₂為解理面的反射率。增益系數和#p#分頁標題#e#粒子數反轉的關系也取決于諧振腔內的工作物質，滿足（1-90）式。結合(1-42)和(1-27)式，可以得到

 (2)

式中t_復合為結區電子的壽命，其倒數等于在E₂、E₁能級之間的愛因斯坦自發輻射系數，△n為粒子數反轉值。

3. 半導體激光器的閾值電流

半導體激光器作用區的粒子數反轉值難于確定，但是可以將它與工作電流I聯系起來。在低溫下，假設在一定的時間間隔內，注入激光器的電子總數與同樣時間內發生的電子與空穴復合數相等而達到平衡，則有

                                                  (3)

式中w和d分別為晶體的寬度和作用#p#分頁標題#e#區的厚度。代入(2)式得

(4)

式中 為通過作用區的電流密度。結合(2-36)式并將f(v)近似為1/△v，可以得到閾值電流密度的近似表達式為

     (5)

例如，GaAs激光器，△v=3×10⁶MHz，，λ=0.84ηm，μ=3.35，d=2ηm，代入上式得到J_閾∽150A/cm²。此值與低溫時的實測值很接近，但是與室溫下的閾值電流密度(3~5#p#分頁標題#e#×10⁴A/cm²) 相差很遠。因此上述討論只是近似分析，主要是提供一個分析方法。