毕 业 设 计 开 题 报 告
金属半导体纳米激光器技术前沿与应用
- 文献综述
- 引言
光和物质的相互作用是探索世界最基本的方法之一，光在许多科学技术的发展进步中所起的作用亦是无可替代的。与电子学的发展历程相似，光学元件的小型化和集成化同样对系统性能的提升起到了巨大的促进作用，并开辟了一系列新的应用领域。自1962年世界上第一台半导体激光器发明问世以来, 半导体激光器发生了巨大的变化,极大地推动了其他科学技术的发展, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一。半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域, 已成为当今光电子科学的核心技术。小型化是激光器技术发展的必然要求，对光学元件的集成化起着关键作用。以光学通信这一对现代生活影响最大的领域为例，直接使用光子技术实现快速通信和计算是未来技术发展的重要方向，全光逻辑器件能够使数据传输及处理的速度远超过现阶段基于电子学原理的器件所能达到的上限，是纳米光子学研究领域的最终目标之一，激光器作为光学通信技术的重要部件，其小型化是未来光子集成技术发展的重要技术基础。并且由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制以及价格较低廉等优点, 使得它目前在光电子领域中应用非常广泛, 已受到世界各国的高度重视[1]。半导体激光器追求的目标是拓宽发射波长，降低阈值电流密度，增加输出功率，提高量子效率等。可以预期，半导体激光器技术必将在21世纪的信息社会中取得更大进展[2]。
2.激光器发展历程与研究现状
半导体激光器的发展大致分为以下几个阶段：
第一阶段：理论研究阶段。[3]
早在1953初，John Von Neumann基于理论上算得的两个布里渊区间辐射跃迁速率，提出了在半导体中实现受激发射的可能性，认为实现半导体受激发射的有效方式就是向PN结注入少数载流子。
1954年，J.Bardeen 采用John Von Neumann提出的半导体激光器受激发射理论，通过打破半导体中载流子的动态平衡，即向PN 结注入少数载流子，从而实现了复合光子的产生。
