半导体激光器发展现状（通用8篇）
半导体激光器发展现状 篇1
1963年研制成He-Na激光器、砷化钾半导体激光器
1965年研制成大功率CO2激光器
1968年研制成大功率固体激光器，并开始临床治疗眼底疾病。
1972年大功率CO2激光器在上海眼耳鼻喉科医院临床使用。
1979年临床开展激光治疗胃内出血。
1982年研制成国内第一台激光流式细胞计并用于细胞DNA含量的分析。
1991年，王铁丹教授首次在国内将体力俄罗斯开始的低强度He-Na激光血管内治疗应用于临床，特别是武警广东总队医院使用该治疗仪成功地使一名因脑外伤而对声、光、电、针刺无瓜的患者奇迹地恢复了、言语和行动功能，痊愈出院，促进了该疗法在全国的推广应用。
而如今，激光更是在临床医学中发挥着越来越重要的作用：
（一）诊断方面
利用激光多普勒技术测量腔内组织微血管的血液速度和血流量
利用激光衍射分析法检测红细胞的变形能力。
利用激光透射法检查软组织肿物
利用激光偏振分析法鉴别肿瘤细胞等
（二）治疗方面
◎皮肤科利用光针（632.8nm、650nm、670nm）、激光血液照射(650nm)、凝固照射
(510nm532nm)、烧灼(CO2)、光刀(CO2)及光动力学疗法治疗各种皮肤疾病和皮肤除皱（铒激光2.94微米）、激光脱毛（755nm800nm）
◎眼科利用半导体激光治疗视网膜病变。利用固体激光治疗青光眼和白内障。利用准分子激光治疗屈光不正（近视、远视、散光）
◎呼吸科利用激光进行肿瘤的早期诊断和治疗
◎消化科1981年，我国首次成功地应用氩离子激光及Nb:YAG激光进行上消化道出血及肿瘤的治疗。并且开创了激光胆道碎石的新途径。
◎外科激光在外科的研究及应用几乎遍及现有外科的各个分科，包括普外、胸外、骨外、泌尿、整形、烧伤、肿瘤、心血管、显微外科、神经外科、胆道等专业。治疗的疾病非常广泛如烧伤、消化道出血、胃癌、肠粘连、腋臭、急性乳腺炎、手部急性化脓性感染、肝脏肿瘤、肛肠疾病及眼睑整形手术。◎泌尿科HO:YAG激光波长2.1微米，水分吸收佳，组织穿透深度浅，仅0.4mm可做精确切割及气化 手术安全可靠且有凝固止血作用，可提供清晰的手术野等特点。且因是脉冲式激光，峰值能量高，经光导纤维传输，无端面污染。适用于肾盂肿瘤、输尿管肿瘤、膀胱肿瘤、肾结石、输尿管结石、膀胱结石、阴茎癌、前列腺增生肿瘤、尿道狭窄、尿道肉阜等的治疗及包皮环切术。
◎骨科利用激光可治疗骨性关节炎、网球肘、类风湿关节炎、颈椎病、慢性腰肌劳损、肌筋膜炎、急性腰扭伤、肋软骨炎等。
◎神经外科CO2激光、氩激光、Nb:YAG激光在神经外科被广泛运用。上海佛山医院1977年首次CO2激光切割、气化脑瘤，上海第二医科大学附属仁济医院1994年开始在手术中应HO:YAG激光切除脑肿瘤获得显著疗效，北京、武汉、西安等地相继开展了利用激光治疗脑及脊髓肿瘤、血管畸形等。目前许多医院都开展了He-Ne激光穴位照射治疗腰椎间盘突出症，取得了满意的效果。
◎妇产科 自从1970年Polanyi研制成适合妇产科用的CO2激光器以一，目前国内外已能用各种激
光治疗妇产科疾病30余种。激光目前已普遍运用于诊断和治疗妇产科下生殖道各种表浅的疾病及外阴疾病如外阴炎及前庭大腺炎、外阴白色病变、尖锐湿疣、外阴上皮内瘤样变、阴道腺病、子宫内膜异位症、宫颈炎、宫颈息肉、盆腔炎、矫正胎位异常、治疗月经过多等。
◎耳鼻喉科 激光在耳鼻喉科临床应用方法有两种
（一）弱激光照射方法
（二）激光手术方法。应用这两种方法可以治疗化脓性中耳炎、耳硬化症、外耳道乳头状瘤、鼻疖、慢性鼻炎、慢性鼻窦炎、鼻出血、鼻息肉、慢性咽炎、鼻咽癌、鼾症、慢性喉炎、声带小结、喉癌等。
◎口腔科 铒激光牙钻系统是目前先进的口腔科治疗设备，是治疗龋齿、牙髓病最为有效的手段。它能支队龋坏牙本质、进行牙面蚀刻、根管消毒，清除牙结石、清洁牙周袋，并能对头面部各种浅表赘生物实施治疗。
◎ 心血管科激光在心脑血管病方面的应用已有30多年的历史，既有通过弱激光照射血液治疗高血压、冠心病、三高症、肺心病、心肌炎、脉管炎，也可以通过激光实施血管成形术。是目前医学界发展最为迅速的技术之一。
洫通ZQL半导体激光治疗仪十大优势如下：
一、特有功率控制设备，能在功率不稳定（过高或过低）时有效实施对人体的保护。根据故障导安全原则设定，在有危险时，也能导向安全的原则，实现自动停机，绝对保障使用者安全，这一点，是目前所有同行业山寨仪器无法做到的。
二、采用最新光子激光照射原创技术。该技术获得国家发明专利，并获得国家食品药品监督管理局药疗器械准字号许可。
三、产品体积小，携带更加方便。
四、采用内置大容量电池，一次充电可以使用二十次。
五、洫通将激光线与主机分离，维护更加方便。
六、两年保修，三个月内主机坏了包换。
七、原创产品，技术过硬，可以免费校正激光。
八、洫通是唯一可以适用于临床的产品，外照穴位的功效也是同行山寨仪器无法比的。
九、洫通配有专门的穴位图及使用手册，操作方便直观。
十、发明人亲自把关生产，质量稳定，效果好！
半导体激光器发展现状 篇2
(2009-038-圣彼得堡-001)
该项目用于制造大功率二极管激光器, 波长800-1800nm, 工作方式为脉冲或恒时。借助于新的异质结结构激光器设计, 使得单个光源的光功率超过10瓦特, 有效功率达70%以上。主要特性在于在不对称激光器设计中使用了超宽的 (2-4微米) 波层, 对量子活跃区域做出了单独限制。这在俄罗斯属于首创。
该激光器已经具有专利, 目前可以小批量生产。
半导体激光器的认识与检测 篇3
【关键词】半导体激光器； 激光制导； 激光雷达
引言
随着社会和科技的发展，半导体激光器在国民经济的各个领域日益发挥着不可替代的作用，而它的可靠性则是完成各项工作的前提条件，再加上人们对产品的要求越来越高，因此半导体激光器的可靠性一直是研究的热点之一。大气监视、空间光通讯也有半导体激光器的身影，这些都在新世纪高科技战争中扮演着不可替代的角色[1]。总之，半导体激光器特别是大功率半导体激光器在国民经济和国防建设中的应用日益广泛，而且在信息光电子领域起着举足轻重的作用。因此，器件本身的可靠性在提升应用系统的性能上就显得至关重要，人们为了提高半导体激光器的性能也在不懈地努力着。
一、半导体激光的类别
半导体激光器的电噪声可以表示为激光器两端电压的起伏，一般属于平稳随机信号。半导体激光器中的电噪声主要有热噪声、散粒噪声、g-r 噪声和 1/f 噪声，[2]热噪声：热噪声是由约翰逊于 1928 年在实验中发现的一种载流子杂乱无章的现象，后研究表明，它的功率谱密度与频率无关，且主要受温度影响，属于白噪声的范畴。一般情况下，实验室中常用的电阻性器件中都含有热噪声，只是不同器件的热噪声源不同。半导体激光器中的热噪声来源于半导体材料中载流子的无规则热运动，这种无规则的热运动引起电流的起伏，表现在电阻性元件的两端就是电压的起伏，比如体电阻、接触电阻和 PN 结的动态电阻两端，一般很难消除。散粒噪声：散粒噪声是 1918 年肖特基于子弹射入靶子时发现的一种噪声，这种噪声存在于大多数的半导体器件中，是由用于形成电流的载流子的分散性造成的，因此又被称作
颗粒噪声或散弹噪声。它的特点是在低中频段，其功率谱密度与频率无关，表现出白噪声特性，而在较高频段，其频谱与频率有关，因此，在中低频范围内，散粒噪声可以视为白噪声。半导体激光器中，散粒噪声主要来源于器件有源区载流子随机跨越 PN 结势垒区[3]而引起的电流起伏。这种噪声是由器件材料的本质特征决定的，无法彻底消除。g-r 噪声半导体材料的表面或内部通常存在着杂质（如重金属杂质）和缺陷（如晶格位错），形成杂质中心和陷阱中心，这些杂质中心和陷阱中心会随机捕获发射载流子，从而引起载流子数目的涨落，由此产生的噪声就是产生-复合噪声，简称 g-r 噪声。对于不同种类的半导体，g-r 噪声的表现也会有所不同。
二、半导体激光的检测
通过采用直接测试法设计并搭建了一个半导体激光器低频噪声测试系统，检测半导体激光器在不同偏置电流下的1/f噪声。实验获取了半导体激光器在不同偏置电流下两端的电压数据，经过处理和分析得到1/f噪声相关性与偏置电流的关系。由于半导体激光器在激发状态下就得考虑增益系数涨落和光子数涨落对1/f噪声的影响了，然后又考虑到半导体材料易受温度影响，而半导体激光器在工作时，如果电流偏大，会引起器件温度的上升，所以本实验重点研究了阈值电流以下的低偏置电流下的1/f噪声。选用的是大功率量子阱半导体激光器，功率为 2W，它的阈值电流在 300 mA 左右。实验采用的是直接测试法测量半导体激光器两端的电压[4]。由于半导体激光器在激发状态下就得考虑光子数涨落对 1/f 噪声的影响了，而且大功率InGaAsP/GaAs量子阱半导体激光器在工作电流偏大时会升温，从而对半导体材料中 PN 结的工作状态造成影响，因此本实验中半导体激光器的输入电流是在阈值电流以下的低偏置电流，测量范围在 10 ～100mA，半导体激光器在不同偏置电流范围的噪声来源不同：在 10～ 400 μA范围内，1/f 噪声主要来源于漏电电阻区；在 400～1000μA范围内，1/f 噪声主要来源于漏电电阻区和有源区的共同作用；在 1000～10000μA范围内，1/f 噪声主要来源于有源区。
三、结语
在研究背景及意义方面，浏览了大量的有关资料，了解了半导体激光器的发展历程、自身所特有的优点以及在国民经济各个领域的应用，明白了研究半导体激光器可靠性的重要性。在理论知识方面，阅读了大量的有关文献，了解了半导体激光器中可能存在的噪声，学习了 1/f 噪声理论和小波变换理论，然后推导了 1/f 噪声的小波变换系数的相关性公式以及相关性和偏置电流的关系，最后从半导体激光器的等效电路出发推导了判断 1/f 噪声来源的理论依据。在实验测试方面，了解了半导体激光器可靠性的检测方法，选用了电噪声测试法，然后量身设计并搭建了半导体激光器噪声直接测试系统，研读仪器的使用方法，然后设置参数，进行实验测试。
参考文献：
[1] 王选择，曾志祥，钟毓宁等. 基于相差识别的半导体激光器温度精密测量与控制[J]. 光电子·激光， 2013， 24（2）：239-244.104（2）： 023301.
[2] 杜磊，庄奕琪，薛丽君. VLSI金属互连线 1/f 噪声指数与电迁移失效[J].电子学报， 2003， 31（2）： 183-185.
[3] 周求湛，刘祥，高健. 基于Gower相似系数的太阳能电池可靠性筛选方法[J].光电子·激光， 2014， 25（2）：207-212.
半导体激光器发展现状 篇4
照射部位
痛点或痛区照射创面直接照射星状神经结照射肌肉附着点照射穴位照射腔内病变处直接照射
一、照射探头的选择
面照射探头(双波长复合光、多个激光管列陈、散焦照射)：可用于治疗较大面积的疼痛与损伤。如带状疱疹、大面积软组织损伤与外伤性血肿、创伤外科皮瓣移植术后的愈合与抗感染等。
点照射探头(单管头、聚焦照射)：适用于疼痛部位较深、痛点明确的患部、穴位、扳机点、神经根以及面照射探头难以抵达的部位，特别是伤口的深层部位。
二、照射剂量的选择
照射剂量由功率和照射时间两个参数决定。
照射剂量选择原则：以照射部位有轻微温热感和轻微的针刺感为宜。
不同部位照射时功率选择：头颈部照射，连续输出功率一般在300mW-400mW之间;躯干及四肢照射，复合探头一般在450mW-500mW之间，单管头一般在350mW-450mW之间，如选择间歇输出，功率可在上述连续输出功率的基础上增加。
三、不同方式照射时功率的选择：
1、接触性照射，一般用于痛点或穴位照射，功率选择一般同上述不同部位照射时功率选择相同。照射时间一般为4-6分钟。
2、非接触性照射，一般创面照射，探头一般距离创面2-3cm，功率可以调高500mW，照射时间一般可以延长为8-10分钟。
照射剂量的选择在具体操作时，应结合病人反应、医生的经验及不同疾病灵活掌握，一般每天每点照射一次，每次照射2-8个点不等，5-10天为一个疗程，慢性病可以适当延长照射时间，二个疗程间歇4-5天。
治疗频率
在治疗早期，应坚持每天进行一次激光照射治疗。病情严重者每天同一部位可以治疗2次到3次，不会造成不良影响，但间歇时间应保持在4小时以上。病情好转，治疗频率可以减少到每二天进行激光照射，或每周进行几次激光照射治疗。
激光疗法与其他疗法的组合治疗顺序
激光疗法代表一种理想的组合治疗，可与任何其他理疗方法同时使用。
建议组合治疗顺次如下：
1、手法治疗结合激光治疗时，通常在完成手法治疗之后开始激光治疗。这样，激光的镇痛作用不至于干扰针对手法治疗的评估。
2、冷冻疗法或其他热疗法结合激光治疗时，要认真考虑激光治疗与冷热治疗的次序，因为这对治疗的有效性有很大的影响。如果进行冷冻治疗后再进行激光照射，可因冷冻疗法引起的表层组织血管收缩，减少治疗部位的血液量，从而增强激光治疗的作用，有效增加激
光照射的穿透深度。相反，如果在激光照射前使用某种使组织极大受热的治疗方法(如热敷包、红外疗法和短波透热疗法等)，则激光照射的穿透深度和激光治疗的局部作用就将削弱。因此建议，激光治疗之前可进行冷冻疗法，激光治疗之后再进行热疗。
3、超声透入疗法/超声波导入术结合激光治疗时，建议先进行激光治疗。这样可避免与真皮上层的消炎因子发生不理想的反应，因为刚刚进行超声透入疗法后，真皮处的治疗因子可能非常高。
注意事项
勿让激光直射眼睛!勿照射孕妇腰腹部!对光过敏及有出血性疾病者禁用!
月经期勿在盆腔部位照射!新生儿、婴儿禁用!结核病禁用!
半导体照明节能产业发展意见 篇5
发改环资〔2009〕2441号
关于印发半导体照明节能产业发展意见的通知
各省、自治区、直辖市及计划单列市、副省级省会城市、新疆生产建设兵团发展改革委、经贸委（经委、经信委、工信委、工信厅）、科技厅（科委）、财政厅（局）、住房城乡建设厅（建委、建设局）、质量技术监督局：
为推动我国半导体照明节能产业健康有序发展，培育新的经济增长点，扩大消费需求，促进节能减排，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、国家质检总局联合制定了《半导体照明节能产业发展意见》。现印发给你们，请结合实际贯彻落实。
附：半导体照明节能产业发展意见
国家发展改革委
科
技
部
工业和信息化部
财
政
部
住房城乡建设部
国家质检总局
二○○九年九月二十二日
半导体照明节能产业发展意见
半导体照明是继白炽灯、荧光灯之后照明光源的又一次革命。半导体照明技术发展迅速、应用领域广泛、产业带动性强、节能潜力大，被各国公认为最有发展前景的高效照明产业。为推动我国半导体照明节能产业健康有序发展，培育新的经济增长点，扩大消费需求，促进节能减排，特制订本意见。
一、半导体照明节能产业发展现状与趋势
半导体照明亦称固态照明，是指用固态发光器件作为光源的照明，包括发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED），具有耗电量少、寿命长、色彩丰富、耐震动、可控性强等特点。上游产业外延材料与芯片制造，属于技术和资 金密集行业；中游产业器件与模块封装以及下游产业显示与照明应用，属于技术和劳动密集行业。
20世纪90年代以来，半导体照明技术不断突破，应用领域日益扩展。在指示、显示领域的技术基本成熟，已得到广泛应用；在中大尺寸背光源领域的技术日趋成熟，市场占有率逐步提高；在功能性照明领域的技术刚刚起步，处于试点示范阶段。此外，医疗、农业等特殊领域的半导体照明技术方兴未艾。
近几年，半导体照明产业发展迅速，美国、日本、欧洲、韩国、我国台湾地区在不同领域具有较强优势，全球产值年增长率保持在20%以上。我国先后启动了绿色照明工程、半导体照明工程，在十大重点节能工程、高技术产业化示范工程、企业技术升级和结构调整专项、863计划新材料领域中先后支持半导体照明技术的研发和产业化项目，具备了较好的研发基础，初步形成了完整的产业链，并在下游集成应用方面具有一定优势。2008年我国半导体照明总产值近700亿元，其中芯片产值19亿元，封装产值185亿元，应用产品产值450亿元。从长远发展看，世界照明工业正在转型，许多国家提出淘汰白炽灯、推广节能灯计划，将半导体照明节能产业作为未来新的经济增长点。随着我国产业结构调整、发展方式转变进程的加快，半导体照明节能产业作为节能减排的重要措施迎来了新的发展机遇期。
二、半导体照明节能产业发展存在的主要问题
虽然我国半导体照明节能产业发展取得积极进展，但是还面临着许多急需解决的问题。
（一）专利和核心技术缺乏。目前半导体照明的主流技术专利多为发达国家所控制，企业发展面临的专利风险日益加大。核心装备MOCVD（金属有机源化学气相沉积设备）基本依赖进口。研发投入不足，缺乏支持基础理论研究的长效机制，共性技术研发平台尚不完善，关键技术研发没有形成合力。
（二）产业整体水平较低。我国半导体照明生产企业超过3000家，其中70%集中于下游产业，且技术水平和产品质量参差不齐。国产LED外延材料、芯片以中低档为主，80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口。企业规模小，集中度低，产品不定型，不利于形成竞争优势和知名品牌。
（三）标准和检测体系尚未建立。检测设备、检测方法研发和标准制定工作不能适应产业快速发展的要求。半导体照明产品的标准与检测体系建设亟待完善，权威检测平台尚未建立，无法对现有半导体照明产品进行质量评价或认证。
（四）低水平盲目投资现象严重。目前不少地方将半导体照明节能产业作为发展的重点产业，加大支持力度，但也同时存在盲目投资、低水平建设的现象，一些地方政府不顾经济效益对道路照明进行盲目改造，过度投入景观照明，导致产业无序竞争，产品质量良莠不齐，资源浪费严重，影响消费者信心，不利于产业健康发展。
三、半导体照明节能产业发展的指导思想、基本原则、发展目标及重点领域
（一）指导思想
全面落实科学发展观，围绕扩内需、保增长、调结构、惠民生，大力实施绿色照明工程，以增强自主创新能力和扩大绿色消费需求为主线，以抢占未来竞争制高点为目标，以市场为导向、以企业为主体、以试点示范工程为依托，以改善制约产业发展环境为手段，形成一批拥有自主知识产权、知名品牌和较强市场竞争力的骨干企业，实现技术上的重点突破和产业上的重点跨越，培育振兴我国半导体照明节能产业，推动节能减排，促进经济平稳较快发展。
（二）基本原则
坚持扩大内需与长远发展相结合。发展半导体照明节能产业代表世界照明工业的未来发展方向，不仅是应对金融危机、保持经济平稳较快发展的重要突破口，也是催生新技术革命、培育新兴产业、促进节能减排、应对全球气候变化的重要途径。
坚持产业发展与结构优化相结合。发展半导体照明节能产业，要从区域产业实际出发，注重推动传统照明行业的结构优化，提升半导体照明上下游企业的资源整合和产业集中，带动关联产业的协同发展，实现区域产业结构的优化升级。
坚持技术引领与需求带动相结合。半导体照明节能产业要以技术创新为支撑、社会需求为导向谋求发展。企业在遵循产业发展规律、增强自主创新能力 的同时，要努力把握市场脉搏，积极拓展消费市场，形成以市场应用促进科技创新、以科技创新带动市场需求的良性循环。
坚持政府引导与市场机制相结合。发展半导体照明节能产业要在政府宏观政策引导下充分发挥市场配置资源的基础性作用，创新体制机制，形成有利于产业发展的政策环境和市场环境，调动市场主体的积极性。
（三）发展目标
到2015年，半导体照明节能产业产值年均增长率在30%左右；产品市场占有率逐年提高，功能性照明达到20%左右，液晶背光源达到50%以上，景观装饰等产品市场占有率达到70%以上；企业自主创新能力明显增强，大型MOCVD装备、关键原材料以及70%以上的芯片实现国产化，上游芯片规模化生产企业3-5家；产业集中度显著提高，拥有自主品牌、较大市场影响力的骨干龙头企业10家左右；初步建立半导体照明标准体系；实现年节电400亿千瓦时，相当于年减排二氧化碳4000万吨。
（四）重点领域
技术与装备。支持MOCVD装备、新型衬底、高纯MO源（金属有机源）等关键设备与材料的研发；开展氮化镓材料、OLED材料与器件的基础性研发；支持半导体照明应用基础理论研究，包括光度学、色度学、测量学等；攻克半导体照明产业化共性关键技术，包括大功率芯片和器件、驱动电路及标准化模组、系统集成与应用等技术。
照明产品。开发和推广替代白炽灯、卤钨灯等节能效果显著、性价比高的半导体照明定型产品；开发和推广停车场、隧道、道路等性能要求高、照明时间长的功能性半导体照明定型产品；发展中大尺寸液晶显示背光源、汽车照明等增长潜力大的半导体照明产品；发展医疗、农业等特殊用途的半导体照明产品。
服务体系。完善具有国际水平的半导体照明产品检测平台；支持建立公共信息服务、跨学科设计创意以及人才培养平台；鼓励开展节能诊断、咨询评价、产品推广、宣传培训等服务；推广合同能源管理、需求侧管理等节能服务新机制。
四、半导体照明节能产业发展的政策措施
（一）统筹规划，促进产业健康有序发展各级发展改革、经贸、科技、工 业和信息化、财政、住房城乡建设、质检等主管部门要按照职责分工，各司其职，加强协调，形成合力，积极推进半导体照明节能产业健康有序发展。加强对半导体照明节能产业发展的指导，严格落实国家产业政策和项目管理规定，科学规划，合理布局，避免盲目扩张和低水平重复建设，不断提高产业集中度，推动区域产业专业化、特色化、集群化发展。加强城市道路照明、景观照明新建和改建工程的论证工作，统一规划设计，避免盲目拆换和过度亮化。
（二）继续加大半导体照明技术创新支持力度
科技部、国家发展改革委、工业和信息化部等部门要继续通过国家973计划、863计划、高技术产业化示范工程等渠道，加大对半导体照明领域的科学研究和技术应用的支持力度；有效整合和利用现有科技资源，加强国家重点实验室、国家工程实验室、国家工程中心建设，形成基础科学研究的长效机制以及成果可转移、利益可共享的合作开发机制。通过引进消化吸收再创新，联合各方集中攻克MOCVD装备等核心技术。组织实施“十城万盏”工程，结合市场需求，不断强化产品的集成创新。进一步实施专利战略，建立专利池，增强产业核心竞争力。
（三）稳步提升半导体照明产业发展水平
国家发展改革委、财政部、科技部、工业和信息化部、住房城乡建设部等部门以及地方政府要加大投入，积极引导社会投资，重点支持有一定规模和技术实力，特别是拥有自主知识产权的企业，通过技术改造扩大生产规模，提升核心竞争力和产业化水平。组织实施半导体照明试点示范工程，通过中央预算内投资支持一批示范项目，包括道路、工矿企业、商厦和家庭等功能性照明的新建和改造，并加强监督和评估。支持优势企业兼并重组，提高产业集中度和规模化水平，培育形成一批龙头企业和知名品牌。
（四）积极推动半导体照明标准制定、产品检测和节能认证工作 国家质检总局、国家发展改革委、财政部、工业和信息化部、科技部、住房城乡建设部要加强半导体照明产品相关基础标准、产品标准和测试方法标准的研究，加大检测设备投入，提高国家级检测机构对半导体照明产品的检验和测试能力。尽快制定出台重点支持和推广半导体照明产品的技术规范。研究建 立半导体照明标准体系，逐步出台产品的检测标准、安全标准、性能标准和能效标准，积极参与国际标准制定。针对不同的半导体照明产品分重点、有步骤地研究开展节能认证工作。
（五）积极实施促进半导体照明节能产业发展的鼓励政策
各级财税、发展改革、科技等部门要推动落实国家对生产新型节能照明产品的企业，从事国家鼓励发展的项目进口自用设备以及按照合同随设备进口的技术及配套件、备件，在规定范围内免征进口关税的优惠政策。鼓励采购国产MOCVD装备，建立使用国产装备的风险补偿机制，支持关键装备国产化。推动将半导体照明产品和关键装备列入节能环保产品目录，享受相应鼓励政策。推动将半导体照明产品纳入节能产品政府采购清单。在道路、工矿企业、商厦和家庭等领域选择推广相对成熟的半导体照明产品，条件成熟时纳入财政补贴政策支持范围。
（六）广泛开展半导体照明节能的宣传教育和人才培养
各地区、有关部门要积极开展科学的舆论宣传，正确认识半导体照明产品的优势和不足，科学投资，理性消费，为半导体照明节能产业发展营造良好的舆论环境。抓好人才培养，支持高等院校、职业学校、研究机构开设相关学科教育。引导人才合理流动，创造良好的人才培养、引进和流动环境。
（七）加强区域和国际间的交流与合作
半导体激光器发展现状 篇6
【设置字体：大 中 小】时间：2008年04月25日
为进一步促进宁波半导体照明产业发展，加快建设资源节约型社会，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》、《宁波市国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《“十一五”宁波工业发展规划》、《宁波市中长期科技发展规划纲要（2006-2020年）》，编制本规划。
一、宁波具有较好的半导体照明产业基础
发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）诞生于上世纪60年代初，是一种有黄、橙、红、蓝、绿和白光多种光色系列的新型固态冷光源。具有光效高、低功耗、维护成本低、尺寸小、抗冲击和抗震能力强、热量低、无红外线和紫外线辐射等优异性能。目前主要应用于手机背光、显示、信号、建筑景观、指示、特殊照明等，并日益向普通照明、LCD背光、汽车照明等领域拓展。半导体照明产业有较长的产业链，主要包括上游的原材料、设备及外延生长，中游的芯片制造，下游的LED封装和应用产品的生产。上游环节（外延生长）是半导体照明产业链中技术含量最高、对最终产品品质影响最大的环节，在一定程度上，外延的品质直接决定了后续芯片、封装及应用产品的品质和最终应用领域；中游环节（芯片制备）是资金和技术密集型行业，投资强度大、收效慢；下游环节（LED封装和应用）技术含量相对较低，是投资强度较低、规模最大、发展最快的领域，其中白光led是半导体照明的基础和产业发展重点，也是近几年发展最快的领域。
宁波LED产业以LED封装及LED照明应用为主，LED应用产品如灯具、手电筒等在国内占有重要地位。其它产业环节也有较好基础。
1、LED封装
宁波的LED封装产业已经形成一定规模，拥有10多家企业，总体封装能力约为160KK/月，每年产量在20亿颗左右。企业技术水平较高、规模较大，在国内具有较强的竞争力。
2、LED应用
宁波LED应用以1000余家灯具企业为主，已经成为全国最大的灯具生产配套基地和灯具产品集散地，并且是最重要的出口基地之一。目前，全市灯具企业中以LED作为电光源的灯具约占全部灯具的30%。
3、配套产业
宁波的灯具生产配套体系非常完备，灯具设计、模具制造、零配件生产和采购、包装运输等已经形成一条龙供应体系，灯具生产需要的所有材料和部件都可以在本地得到供应。在LED的封装及电源|稳压器管理方面，引线框架、键合金丝、电源模块、电源驱动和控制芯片等都具有较好产业基础。特别是在LED引线框架、键合金丝等方面，已经形成较强的市场竞争力，产品完全可以满足产业发展需求。
4、关联产业
在LED相关产业中，与LED发展最为紧密、最具优势的产业是LCD显示器和太阳能电池两个行业。其中北仑区域已经成为我国最重要的LCD产业集中地之一。
宁波LED产业的主要劣势在于产业层次较低、产业链不完整、企业规模较小、人力资源匮乏；面临的风险主要来自日益激烈的产业竞争、日新月异的创新步伐，以及专利、标准等方面的发展风险。
二、国际产业态势
1、市场潜力巨大，新的产品应用领域不断涌现
据统计，近年来全球LED的市场规模年均增长率超过20%，其中高亮度LED增长更加迅速，到2010年高亮度LED市场规模预计将超过80亿美元。
2、产业规模不断扩大，国际知名厂商合作步伐明显加快，产业链中成熟技术逐渐向劳动力
成本低的地区转移
随着市场的快速发展，美国、日本、欧洲各主要厂商纷纷扩产，加快抢占市场份额。日本Nichia、Toyoda Gosei，美国Cree、Lumileds等国际著名半导体照明厂商新增投资超过几十亿美元。国际大公司之间的合作步伐正在加快，同时为了降低生产成本，近年来纷纷将技术成熟的产业环节主要是劳动密集型和技术密集型特性的产业中下游环节，向劳动力成本低的发展中国家和地区转移。
3、技术创新步伐明显加快，知识产权及标准成为竞争热点
世界主要公司的半导体照明技术创新的步伐正在不断加快。倒装焊技术、激光剥离技术、芯片微结构技术、光子晶体技术、白光单芯片技术等发展迅速，并有大批新产品上市。国际主要厂商掌握了若干项核心专利，并采取横向和纵向扩展方式，在世界范围内布置专利网，并通过专利授权，抢占国际市场份额。
4、各国政府重视，研发投入加大
日本、美国、欧盟等不断加大支持力度，继续增加研发资金投入。日本于2003年开始实施半导体照明计划第二期，2005年底出台LED采购减免税法；美国于2004年由能源部（DOE）设立2800万美元经费支持半导体照明研发，2005年批准新的能源政策法案，从2006年到2011年每年安排5000万美元用于半导体照明计划(NGLI)的技术研发，2006年美国DOE决定投入1000万美元资助LED照明的5个产品发展项目；欧盟也在有关计划中加大了对欧洲LED企业创新活动的扶持力度。
三、国内产业态势
1、市场潜力巨大，应用产品开发与示范工程建设成效显著
1995—2006年我国LED销售额年增长率达到30%以上，2006年我国LED的生产数量近660亿只，销售额达到146亿元。2006年国内高亮度LED销售额约98亿元，比2005年增长26%，所占LED市场比例也有2005年的56%增加到67%。厦门、上海、北京、重庆等地纷纷推出应用示范工程，在城市景观照明中大规模采用半导体照明。
2、民间资本积极介入，产业投资力度不断增大，已有较好的产业基础
近年来，在半导体照明产业巨大的商机面前，香港新恒基国际（集团）有限公司、中国电科集团、厦门明达光电、福建三安集团、大连路明科技集团等企业均进行了从几亿元到几十亿元不等的巨额投资，进入本领域。风险投资资金也对LED项目表现出高度的关注，积极介入前沿技术的产业化。
3、产业化关键技术及装备取得重大突破
国内用于白光照明的功率型芯片已开发成功，指标达到国际先进水平，改变了完全依赖进口的局面，2005年国产高亮度芯片已占领37%的国内市场。在功率型封装方面，白光LED发光效率已达到50 lm/W，步入国际先进水平。用于半导体照明生产的MOCVD机、划片机、分选机等关键装备研发取得实质性进展。
4、半导体照明产业链相关资源的整合成为必然，部分区域正在形成自己的产业特色
国内本领域几大研究单位已与一些地方建立合作关系，共同进行半导体照明技术和产品的开发。目前从全国来看，已初步形成珠三角、长三角、福建及江西、环渤海湾等四个有着较好产业和研发基础的地区，每个地区都已形成了比较完整的产业链。
四、规划原则
1、市场导向，远近兼顾
以市场需求为导向，努力营造良好的产业环境，尽快培育一批企业，不断实现成熟技术的产业化。在做大做强产业优势环节的同时，要谋划长远，规划LED整个产业链条及相关配套产业的发展，将近期利益和长远发展有机结合起来。
2、引进合作，注重创新
立足宁波现有的半导体照明产业基础、技术水平和资源状况，实行全球范围内整合资源，加强与优势区域间的互动合作，整合与引进并举；同时，突出机制创新，积极探索发展的新思路和新模式。
3、突出特色，重点跨跃
坚持“有所为、有所不为”、“有限目标、重点突出”的原则，在宁波具有比较优势的领域尽快形成产业规模和竞争优势。对关键重大项目鼓励优先发展，对该领域的先进适用技术要集成各种资源要素进行重点突破，通过“以点带面、辐射渗透”，最终形成产业集聚，带动整个宁波光电产业的发展。
4、科学统筹，持续发展
追求科学合理的产业结构和布局，不盲目“求大、求全、求快”，打造合理高效的产业链，并建立相应的行业发展协调、人才培养及引进、科研开发、成果转化、市场拓展等机制，实现产业发展的良性循环，促进产业持续发展。
五、目标与任务
（一）发展目标
第一阶段（2008年）：促进传统灯具产业的融合与升级，在LED背光等高端应用领域取得突破；扩大封装产业规模，实现外延芯片环节零的突破;相关产业产值达到150亿元，培育应用龙头企业3-5家，封装龙头企业2-3家，外延芯片企业2-3家。
第二阶段（2010年）：在LCD背光等领域形成特色产品与核心产业；成为周边区域重要的封装生产及研发基地；扩大外延芯片产业规模；构建完善的产业配套体系，形成集群效应；相关产业产值达到350亿元，并培育一批具有国际市场竞争力的LED灯具、LCD背光以及封装、芯片企业。
第三阶段（2020年）：至2020年，产业规模超过1000亿元，并在照明、背光、景观、配套材料、控制电路等领域形成国际竞争优势，打造国内和国际半导体照明产业核心集聚区。
（二）重点任务
宁波LED产业发展应该着眼于以下3项任务，重点完成5项具体工作。
三项任务：一是通过工程示范与政策引导，着眼于优势企业，促进LED与传统灯具产业的融合；二是通过招商引资与产业承接，加大薄弱环节的引进与承接，并完善产业配套体系；三是通过区域合作与专业协作，着眼于整个长三角地区整合资源，增强市场竞争能力与可持续发展能力。
五项具体工作：一是建立半导体照明产业联盟，加强产业间合作，为产业持续创新发展提供支撑平台；二是搭建公共研发创新平台，成为资源有效整合、成果中试及后期产业化示范平台；三是建设公共信息服务平台,建立围绕用户需求的全方位信息服务系统；四是建设示范引导工程，展现宁波特色、满足功能需求，起到示范带动和展示作用；五是培育跨区域合作机制，推进多层次的区域互动与合作，加大资源整合范围。
六、重点领域及项目
（一）重点领域
以大功率LED为代表的封装领域：利用大功率LED应用市场正在快速形成的机遇，通过骨干企业的研发及引进台湾等地区的成熟技术或产品，瞄准中高端市场需求，尽快形成产能，占领国内市场，并在此基础上增强研发能力，使宁波成为国内最重要的大功率LED生产和研发基地。
LCD面板用LED背光领域：凭借LCD产业优势，加大在背光领域的企业引进和项目建设，加大技术投入和引进力度，力争在这一领域形成产业优势，并进一步形成技术研发优势。LED照明灯具领域：依托灯具产业资源，通过引导并促进传统灯具与半导体照明产业的有机融合，形成半导体照明产业特色应用和市场基础，为宁波半导体照明产业发展构建强劲动
力。
电源驱动芯片及模块领域：依托宁波现有的集成电路设计和生产能力，通过关键技术攻关，解决核心技术和市场大量需求的产业化关键技术，实现产品批量生产并得到实际应用，形成自主知识产权，推进半导体照明产业向高端化发展。
（二）重点项目
上中游（外延芯片）产业项目：瞄准中高端市场，以引进为主，发展外延芯片产业；实现GaN芯片产能20亿只/年、四元系芯片36亿只/年以上。
下游（封装）产业项目：在近期将宁波封装能力提升达36亿只/年以上，在中高端市场形成较大市场影响力；在近期形成1.2亿只/年的大功率高亮度LED的生产能力；支持相关企业取得技术突破，切入照明、汽车、背光等应用市场。
LED照明灯具项目：将宁波照明灯具中LED灯具的比例在近期提升到40%以上；提升产品档次和附加值，增强灯具产业的综合竞争力。
LCD显示器LED背光应用：发展LED背光模组，占据关键应用领域；为LCD产业的进一步发展提供配套保障，形成宁波特色的LED应用；在2008年形成15亿元以上、2010年形成60亿元以上的规模。
LED结合太阳能照明灯具项目：发展太阳能结合的LED灯具产业；发展高端产品、扩展产品领域；通过科技创新提高产品的集成技术和智能化水平；增强可靠性和太阳能电池利用效率。
半导体照明配套产品：增强大功率驱动及控制电路和模组设计、生产能力，奠定白光应用基础；LED引线框架，近期达到10亿只/年，成为重要的引线框架制造基地；2-3年形成5吨/年的键合金丝生产能力，成为国内最大的封装专用材料基地。
公共设计检测评价平台建设：建立商业化的设计、测试、评估平台。提供专业、精准、快捷的设计、测试、认证及实验室租赁服务，为LED性能测试提供技术及平台保障，解决中小企业科技人才和研发设备缺乏的困境，增强宁波LED的研发能力。
示范景观工程项目：在“三江六岸”及周边区域建设LED景观应用示范工程；建设科技节能、绿色照明的城市景观，提供更好的文化、休闲、娱乐场所，充分展现LED的特色和优势；促进相关产业的发展和产品的应用。
七、空间布局与运营机制
（一）空间布局
在空间上形成以产业核心区为中心，产业辐射区和产业承接区为大规模制造基地的相互协调、合理分工、有机协作的产业布局。
产业核心区 以高新产业区为主体，瞄准技术含量高、产品附加值大、市场前景好的产业，集中一批较大规模的企业和研发、服务机构，成为研发、信息、市场、人才等服务中心。产业辐射区 依托宁海为中心的南部地区和以余姚为中心的北部地区，以LED封装及应用产品制造生产为主要产业，建立完备的产业配套体系。
产业承接区 依托宁波保税区及出口加工区，承接台湾等LED产业领先地区的产业转移，以LED背光源等产业为突破口，建成外向型的LED产业发展区。
（二）运营机制
建立政府、行业组织、企业、研发机构、服务机构等单位分工合作、相互协调的运营机制。政府发挥领导协调作用。建立半导体照明产业化基地协调领导小组，实施专项产业政策与科技政策，协调各部门关系和利益，调动相关单位的积极性。
行业协会和产业组织在相关部门的配合下，组织落实领导小组交办的任务和其它日常管理工作，建立信息平台、研发平台和产业联盟，成为各企业之间、企业与研发机构之间、企业与政府机构之间合作与沟通的桥梁，同时跟踪产业发展动向，加强与国内外的交流与合作。
企业作为产业发展的主体，在政策引导下，按照市场发展规律在规划框架内不断增强生产和研发能力，同时与政府主管机构和行业组织密切互动，形成良好的政策、产业、市场相互反馈机制。
八、保障措施
1、健全行业组织机构，完善产业服务职能
在有关行业组织中配备专职人员，对规划的实施进行全面协调。筹建产业联盟、公共研发、公共信息等三个平台，鼓励和扶持企业在行业机构引导下建立产业合作组织，并在产业集中的区域建立专业市场和工程中心。通过半导体照明专家咨询委员会与本地及其它行业组织或咨询服务机构，共同完善宁波的产业咨询服务职能。
2、以企业为主体，建立健全技术创新体系
构筑以企业为主体、产学研联盟为依托的技术创新、标准评价体系和人才培训平台，鼓励企业创建工程技术中心、加大技术引进，特别是海外高水平研发团队的集体引进。鼓励企业开展专利战略协作。
3、制订有效的产业促进政策，完善投融资机制
着眼于扶持重点行业和骨干企业制定产业政策，建立科学的经济发展指标和评价体系，鼓励企业加快引进先进设备，大力开发新产品。
建立行业信用评估体系，完善资本进入和退出机制，建立半导体照明产业基金，开拓多元化投融资渠道，大力完善投融资机制。
4、建立多层次区域互动与区域合作机制
多层次推动区域互动与合作。宁波范围内：完善产业链上中下游企业间的配套协作关系；长三角范围内：积极参与区域分工与协作，扩大延伸宁波的LED产业链；全国范围内：与相关产业基地、企业、科研院所建立多渠道合作关系或产业联盟；全球范围内：引进产业项目或技术团队，将产业发展纳入全球市场体系。
5、建设有效的人力资源保障体系
半导体激光器发展现状 篇7
双包层泵浦光纤激光器具有电光转换效率高、体积小、寿命长、光束质量好等优点,在光通信、高精度激光加工、激光医疗以及军事等领域有着广泛的应用。泵浦源是光纤激光器重要的组成结构,为光信号的放大提供能量。泵浦源性能对光纤激光器影响很大,例如泵浦效率、泵浦光带宽、泵浦源的寿命、尺寸和价格等都直接影响最终器件的性能[1]。与其他激光光源相比,半导体激光器作为泵浦源有很多优点:电-光转换效率高、输出激光波段范围广、使用寿命长、可靠性高、体积小、质量轻、价格便宜、耗电省、具有直接调制能力等。光纤激光器泵浦源一般是大功率的半导体激光器,要求驱动电源能输出足够大的电流。同时半导体激光器是靠注入电流而工作的,是一种电流敏感器件,驱动电流的很小波动不仅会产生激光强度噪声,还会使输出激光的波长谱展宽,同时静电、高压、浪涌电流以及电网冲击等都会使半导体激光器半导体激光器性能恶化,寿命减短,甚至造成永久性损坏。因此设计一种大功率、高稳定度、性能可高的驱动电源是十分必要的。
目前,在国外,对半导体激光器驱动源的研究已经取得了不错的成果,特别是德国、英国、日本等国家,半导体激光器驱动源的研究技术已经非常成熟,达到了很高的水平,并且实现了商品化,但其价格比较昂贵[2]。在国内,小功率的半导体激光器驱动电源已有成熟的商品,高重复频率、大功率、窄脉冲驱动电源发展不成熟,有些技术指标难以达到要求,因此对半导体激光器驱动电源继续进行研究,不断完善其性能指标,有十分重要的意义。
1 系统整体结构
驱动电源的整体结构如图1所示,上位机对泵浦半导体激光器的工作电流和安限电流进行设置,通过RS232通信传输到单片机,单片机89C52RC进行处理,再由DAC转换成对应的模拟量,这一模拟量分别作为控恒流源的基准电压和安限控制电压。取样电路对输出电流实时取样,采样电压送到集成运放的反相输入端,构成一负反馈网络,输出电流由硬件进行闭环控制,保证恒流输出。同时,采样电压经ADC转换后输入单片机,与预设电压比较,通过内部的PID算法子程序来调整预设电压,从而形成了软件闭环控制。硬件和软件的双重闭环控制大大提高了输出电流的精确度。采样数据进行存储、上传,由上位机对电流进行显示。采样电流大小接近安限电流时,单片机控制蜂鸣器发出报警。
2 硬件电路
2.1 恒流电路
恒流源电路如图2所示,预置信号由单片机控制D/A产生,送入运放的同相输入端,控制MOS管的导通程度,输出相应的电流。输出电流被取样后产生取样电压,送入运放的反相输入端,与同相输入端的电压进行比较,负反馈闭环控制实现恒流输出,并且输出电流Id与控制输入电压之间是线性的关系。假设运放是理想的,简单分析可得:
可见,理想情况下输出的电流与输入电压是线性关系,并且电流是稳定的。但是由于元器件的不稳定性,输出电流会有波动。电流的稳定性受基准电压Vr、取样电阻Rs和反馈网络R1和R2的影响。对Io全微分得:
式中a1、a2、a3、a4分别表示基准电压、取样电阻、负反馈网络中R1和R2对电流稳定性的影响。根据电阻实际取值,a1和a2的值远大于a3和a4,所以输出电流的稳定性主要取决于取样电阻Rs的温漂和基准电压的稳定性。增加Rs的值可以减小取样电阻温漂带来的影响,阻值增加会使采样电阻的功耗急剧增加,所以取样电阻Rs选用光颉电阻TR35(50mΩ,±50 PPM/℃,精度为±0.5%)。调整管选用大功率MOS管IRL7833,其连续漏极电流最大值可达150A,RDS(on)最大值为44mΩ,开启电压VGS(th)最大值为2.3V,漏极和源极之间最大电压VDS为30V。和半导体激光器并联的二极管用于吸收反向电流,防止半导体激光器被反向击穿。
2.2 保护电路
在正常的工作环境之下,半导体激光器寿命能达数十万乃至百万小时,但不适当的工作环节会造成半导体激光器性能恶化,寿命减短。统计表明,半导体激光器突然失效,有一半以上的几率是由于浪涌击穿[3]。为光纤激光器泵浦的半导体激光器为大功率半导体激光器,价格相对较高,因此非常有必要设计保护电路。
设计了软件限流保护电路和硬件保护电路。取样电流送入单片机,由单片机判断是否超过安限电流,若超过,单片机立刻使设置的工作电流置零,同时报警。硬件限流保护电路如图3所示。若采样电流在安限范围内,MOS管工作在全导通状态;超过安限电流,MOS管工作在截止状态,关断流过电流,以防止过大的电流损害半导体激光器。
对半导体激光器的延时软启动保护是通过单片机软件实现的,这样可以简化硬件电路,也可以减小外界干扰对电路的影响。当上电时,单片机输出一启动控制信号,使高速开关Q1(图2所示)处于导通状态,这时输入电压被置零,延时2.5s后启动控制信号由高电平逐渐变为零,开关管Q1缓缓关断,输入的电压从0软起到预设值,整个过程为4.5s。
3 软件设计
系统软件主程序流程如图4所示,上电后复位,进行初始化,然后调显示子程序,用于显示安限电流和实际输出电流的大小。外部中断0和外部中断1分别对应安限电流设置按钮和输出电流设置按钮,按键扫描子程序用来判断是否有按键按下。若无键按下,则循环调用显示程序;若有键按下,则调相应的按键功能程序,计算出相应的电流值大小,然后调用显示子程序。对输出电流的PID算法软件闭环控制子程序如图5所示。当采样电流和设置电流的偏差大于10m A时,采用PD算法,这样可以加快响应时间,快速跟踪设定值;当偏差值小于10mA时,采用PID算法,消除控制误差,减小震荡;当偏差小于1mA时,保持不变,防止系统震荡,增强系统的稳定性。
4 试验结果及分析
电流稳定性是本电源的一个最重要指标。试验中用0.5Ω/200W电阻作为模拟负载,用数字电压表测量模拟负载两端电压,选择输出电流为1A时进行测试,测试时对模拟负载进行散热,把温漂的影响降到最低,测试数据曲线如图6所示。
稳定度=1.366×10-4,稳定度较高,符合设计要求。
给图2中Q1加入频率为1k的开关控制信号时,电源工作在脉冲状态下,模拟负载两端的电压波形如图7所示:电流没有过冲,上升时间为14.854μs,下降时间为1.777μs,速度较快,符合要求。
5 结论
所设计的半导体激光器驱动电路有过流、软启动、抗击浪涌保护功能,基于PID算法的内部软件闭环控制与外部硬件电路负反馈闭环控制的设计,大大提高了系统的稳定性。同时以单片机为主控芯片,实现了恒流源数控、数采和电流实时显示功能。本电源可以为用于泵浦光纤激光器的激光二极管注入恒定的工作电流。
摘要：报道一种为光纤激光器泵浦的半导体激光器驱动电源。采用大功率MOS管IRL7833为调整管,利用集成运放的深度负反馈工作状态实现恒流输出。采用单片机AT89C51实现PID算法进行软件闭环控制,以缩短系统的动态平衡时间,进一步提高系统的稳定性。给出了限流、延时软启动保护电路。经实验验证,系统稳定度高、实时性好,可以用于光纤激光器泵浦。
关键词：光纤激光器,恒流源,半导体激光器,泵浦
参考文献
[1]高雪松,等.双包层掺Yb3+光纤激光器的关键技术[J].强激光与粒子束,2005,17(S0):129-131.
[2]康健斌.脉冲式激光器驱动源的设计[D].西安:西安电子科技大学,2011.
[3]陈伟,等.大功率半导体激光器驱动电源保护电路设计[J].光学与光电技术,2008,6(6):68.
[4]单江东.大功率半导体激光器控制器的研究与设计[D].长春:吉林大学,2008.
[5]薛小铃.新型高精度数控恒流源的设计[J].闽江学院学报,2010,31(5):29-32.
[6]丛梦龙,等.控制半导体激光器的高稳定度数字化驱动电源的设计[J].光学精密工程,2010,18(7):1630-1634.
[7]谭中奇,等.一种实用的半导体激光器驱动电路[J].电子技术,2004(4):51-52.
半导体激光器发展现状 篇8
关键词： 半导体激光器； 稳频； 频率调制； 非调制
中图分类号： TN 249文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.02.007
The comparative analysis of frequency stabilization methods between
modulation and nonmodulation semiconductor laser
SUN Li， LI Huiqin， XIONG Jijun
（School of Instrument and Electronics， North University of China， Taiyuan 030051， China）
Abstract： Frequency stabilization technology of semiconductor laser has developed rapidly in recent years， and it is the basic technology in laser used in the experiment. The comparative analysis of several frequency stabilization methods， which are saturated absorption， Zeeman modulation， dichroicatomicvapor laser lock （DAVLL） and dopplerfree dichroic lock （DFDL）， were proposed for stability， operational， antiinterference ability and so on. Their advantages and disadvantages of the modulation and nonmodulation frequency stabilization methods are also been summarized in order to provide references to select the most suitable frequency stabilization method for the related experiments.
Keywords： semiconductor laser； frequency stabilization； frequency modulation； nonmodulation
引言窄线宽、高稳定度[12]的半导体激光器在原子光谱学、量子计量学、光纤通信以及激光原子冷却等光电子学领域有日益广泛的应用。在实验条件下，稳定度的高低、稳频系统的繁简程度以及操作的难易与否等往往是选择稳频方法的重要依据。因此，对半导体激光器稳频技术的研究很有意义和应用价值。1基本原理自由运转的激光器由于易受外界温度变化、大气变化、机械振动以及磁场变化的影响，激光器输出光频率是不稳定的。为了改善输出光频率的稳定性，必须使用电子稳频系统对激光器进行控制。稳频时需要选取一个稳定且不因外界图1激光器稳频基本原理
Fig.1Frequency stabilization system干扰而改变外部参考频率，对于大多数半导体激光器，都能找到一个相应的原子或分子吸收谱线作为参考频率。当外界干扰使激光输出频率偏离参考频率时，可以通过一定技术手段对激光频率偏移进行鉴别而得到鉴频信号，由稳频系统控制电路输出控制信号，调节半导体激光器的腔长或电流，使激光器的频率回复到参考频率而达到稳频的目的。激光器稳频基本原理如图1所示。光学仪器第37卷
第2期孙黎，等：调制与非调制的半导体激光器典型稳频方法对比分析
2半导体激光器带调制的稳频方法
2.1饱和吸收稳频图2为饱和吸收稳频原理图[3]，激光经过光隔离器后进行分束，分成三束激光。其中的两束激光在Rb原子泡中形成泵浦光，另外一束激光直接透过Rb原子泡。用光电探测器PD分别对两路光信号进行探测，泵浦光的探测信号中包含多普勒吸收信号和饱和吸收信号，透过光的探测信号中只包含多普勒吸收信号。将探测到的两路信号作差，可以去除信号中的多普勒背景。最后将不含多普勒背景的饱和吸收信号通过锁相放大电路、稳频系统控制电路，加到激光器压电陶瓷上来调节激光器的输出频率，使得激光器输出频率稳定。
图2饱和吸收稳频原理
Fig.2Saturated absorption frequency stabilization system
饱和吸收稳频法稳定度较高，可达10-11 s-1[3]，系统抗干扰能力较强。但需锁相环，系统闭环操作较复杂，直接将调制信号加到激光器上（内调制），与三角波扫频信号和伺服控制系统的电压信号进行叠加，一起送往激光器两端的压电陶瓷（PZT）上，给激光器频率造成额外扰动。
2.2塞曼调制稳频图3为塞曼稳频光路，从半导体激光器中出射的是线偏振光，经过1/2波片、偏振分光棱镜（PBS）、1/4波片后，完成激光的分束，并把进入Rb原子泡的光束变成圆偏振光。之后经过一个厚玻璃片，将圆偏振光分成三束光。其中的两束光对射完成饱和吸收作用，另一束光是探测光。光束在输出到光电探测器之前，要经过一个分光棱镜，这里选择的是消偏振分光棱镜（BS），因为消偏振分光棱镜虽然对光能量有一定的吸收，但对光的偏振态不敏感，出射激光的偏振态和入射激光的偏振态相同。如图4所示，塞曼调制稳频实验系统可分为扫频发生器、输入放大器、锁相放大器、信号处理器四部分。其中扫频发生器主要功能是给激光器加三角波扫描信号，使激光器频率移动。因为在经过Rb泡得到饱和吸收曲线后，即确定了锁频的频率基准，则需要通过扫频将激光器频率移动到该基准频率附近，在实验中就是要在示波器上找到饱和吸收谱线。输入放大器包括信号放大和信号偏置，并且可以滤除多普勒背景信号，通过调节可以将吸收曲线维持在采样范围内，不失真。锁相放大器包括信号发生器、混频器、低通滤波器。其中信号发生器是给混频器提供本地参考信号，给线圈提供调制信号；混频器一般是通过乘法器实现，将带有调制的饱和吸收信号与本地参考信号进行混频、解调，这里运用到导数谱技术；低通滤波器是将相乘后信号中的高频信号滤除。信号处理器采用PID控制，接受鉴频信号，产生相应的控制信号输出给激光器的压电陶瓷。塞曼调制稳频法将调制信号加载到线圈上，采用外调制稳频，不会对激光器频率造成额外扰动，稳定度较高，数量级可达10-12 s-1[4]。但是该方法也需锁相环，闭环伺服控制较复杂，受外界干扰较大。图3塞曼调制稳频光路[4]