半导体激光器是指以半导体为工作物质的一类激光器。与其他激光器相比，半导体激光器具有体积小、效率高、结构简单而坚固、可直接调制等优点。半导体激光器在通信、测距和信息处理等方面有着重要的应用。

   (2）半导体基础

   半导体材料多是晶体结构。当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在晶体能带上。当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起导电作用。价带中失去一个电子，相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场的作用下，也能起导电作用。因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。

   没有杂质的纯净半导体称为本征半导体。如果在本征半导体中掺人杂质原子，则在导带之下和价带之上就形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级。

   有施主能级的半导体称为N型半导体;有受主能级的半导体称为P型半导体。在常温下，热能使N型半导体的大部分施主原子被离化，其中电子被激发到导带上，成为自由电子。而P型半导体的大部分受主原子则俘获价带中的电子，在价带中形成空穴。因此，N型半导体主要由导带中的电子导电；P型半导体主要由价

带中的空穴导电。

   在一块半导体材料中，从P型区到N型区突变的区域称为P-N结。其交界面处形成一空间电荷区。N型半导体导带中的电子要向P区扩散，而P型半导体价带中的空穴要向N区扩散。这样一来.结区附近的N型区由于是施主而带正电，结区附近的P型区由于是受主而带负电。在交界面处形成一个由N区指向P区的电场，称为内建电场(或自建电场)。此电场会阻止电子和空穴的继续扩散(图2.10)。

   若在形成了P一N结的半导体材料上加上正向偏压，P区接正极,N区接负极。则正向电压的电场与P-N结的内建电场方向相反，它削弱了内建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用，使N区中的自由电子在正向电压的作用下，又源源不断地通过P-N结向P区扩散。在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时，它们在注入区产生复合，当导带中的电子跃迁到价带时，多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场致发光的机理，这种自发复合的发光称为自发辐射。

   要使P-N结产生激光。必须在结区内形成粒子反转分布，需使用重掺杂的半导体材料，要求注人P-N结的电流足够大(如30kA/cm`)。这样在P-N结的局部区城内，就能形成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状态，从而产生受激辐射而发射激光。

   半导体激光器的光学谐振腔是利用与P-N结平面相垂直的自然解理面(110面)构成的，它有35%的反射率，足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层SiO2，再镀一层金属银膜，可获得95%以上的反射率。

   一且半导体激光器上加上正向偏压，在结区就发生粒子数反转而进行复合。