半导体激光器和氦氖激光器的比较.doc

半导体激光器和氦氖激光器的比较 总体来讲，红光半导体激光器与氦氖激光器相比各有其优势和劣势。本文对氦氖激光器与半导体激光的优缺点进行一些简述，希望对不同应用的客户在选择激光器时产生些许帮助。激光功率稳定性对比半导体激光器模块的核心部件为半导体激光管，即LD（Laser Diode），绝大多数半导体激光器模块生产厂家均是购买来LD然后进行装配的。半导体激光管（LD）的激光输出功率会随其壳体的温度变化而有较大变化。下图为一个典型的半导体激光管的功率电流曲线，从图中可以看到对于同一电流输入的情况，不同的壳体温度会导致激光管输出的功率产生变化。半导体激光器模块从散热方式上可以简单的分为两种：带温控（TEC）的半导体激光器与不带温控的半导体激光器。对于指示或对准等应用，即对激光功率稳定性及激光噪声要求不高的应用，不带温控的半导体激光器模块因其低廉的价格而被大量使用。而对于需要较高激光功率，或对激光功率稳定性及激光噪声要求较高的应用，一般均采用带温控的半导体激光器。另外，温控对于延长半导体激光器的寿命有很大的帮助。氦氖激光器是一种气体激光器，其结构如下图，在一定工艺的保证下，高质量的氦氖激光器具有良好的输出功率稳定性和极低的激光噪声水平，并且激光参数受环境温度影响非常小。以Melles Griot公司25-LHP系列氦氖激光器为例，其8小时功率稳定性小于+/-2%；在30 Hz to 10 MHz范围内激光噪声（RMS值）小于0.5%；激光器工作温度可从20C 到 40C。激光输出波长半导体激光器的中心波长的一致性比较差，不同批次的半导体激光管的中心波长一般来说都会略有差别。所以在标明半导体激光器的波长时，正规的标法应该是给出一个波范围。例如 Melles Griot公司56RCS004/HS（28mW）的波长范围为636641nm；56 RCS 009/HS（45mW）波长范围为640645nm；56 RCS 008/HS（75mW）波长范围为655665nm。并且半导体激光管（LD）输出波长会随其壳体温度的改变而变化，在壳体温度变化20度的情况下，其输出波长有常常会变化几个纳米。氦氖激光器的输出波长为准确的632.8nm，并且不会随功率、批次及工作温度的变化而发生改变。光束质量（发散角，光斑）。半导体激光管（LD）的发出的激光束的发散角非常大，且两个方向的发散角不同（如下图），所以绝大多数半导体激光模块都要对半导体激光管发出的激光进行光束整形。半导体激光器模块的最终光束整形的效果要视各家公司的光学设计能力有很大的不同。只经过简单整形的半导体激光器模块，由于两个方向发散角的差别，激光光斑一般会成椭圆形，且在不同的工作距离上光斑形状也会不同。Melles Griot拥有实力强大的光学设计队伍，其56RCS系列半导体激光器光斑远场圆度均大于95，具体请见下图。而氦氖激光器在光束质量方面则是各种激光器中的最好的。以Melles Griot氦氖激光器为例，其光束质量因子M2一般均小于1.05，非常接近完美的高斯分布。调制性能及功率控制半导体激光器可以进行高速的数字及模拟调制。以Melles Griot公司 56RCS系列半导体激光模块为例，其数字调制（TTL调制）可达350MHz，上升沿下降延时间均小于1个纳秒，过冲小于10。模拟调制也可达5MHz。而且半导体激光的输出功率可以通过对输入电流的控制或模拟调制信号方便地进行控制。而氦氖激光器一般无法提供调制功能功率也无法进行调节。综上所述，半导体激光器与氦氖激光器各有其优势， 总结如下：半导体激光器对比于氦氖激光器的主要优势在于：1、价格便宜，2、体积小；3、可以做高速调制，4、功率可以很方便的进行各种调制，5、功率可控而氦氖激光