第四届“创意光电”科普大赛参赛作品展示（26）：半导体激光器——人类通讯的助推剂

半导体激光器——人类通讯的助推剂

参赛者：喻盼盼、李国炯、李颖

指导老师：国伟华、陆巧银

大家都知道手机通讯如此便捷得益于无线通信（常称Wi-Fi），却没有人深究跨海越洋的大容量光缆构成的光通信网络大平台，更是忽略了“小小身体”却拥有着高效率的半导体激光器在其中的巨大作用。半导体激光器由谐振腔、增益介质、泵浦源构成，发射出能作为信息载体的激光。在通信过程中，首先将信息编码为数字电流信号，加载到激光器上，半导体激光器泵浦出光，光信号在光纤中低损耗传输，在输出端解调为电信号，还原信息内容。本科普基于研究生课程《半导体激光器及其应用》，讲述了半导体激光器在光通信中的应用及其基本原理和构成。

希望通过该作品，能够激发其他行业人员和中小学生们对它们的了解和兴趣！

人类通讯由低速——高速的巨变

从语言使用、文字创造、电话电报的出世到计算机和光通信网络的建立，都是人们为了追求高效快速交流的创造性成果。

直到 20 世纪 60 年代，半导体激光器和低损耗光纤等相关光技术的发展彻底改变了光通信的方式，将光通信技术推向高速发展期。

光纤通讯的过程

在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

半导体激光器发光原理

半导体激光器制备流程

制备流程包括：外延生长、光栅刻蚀、二次外延生长、波导刻蚀、BCB 涂敷与固化、P电极蒸镀、衬底减薄、N电极蒸镀。

量子阱半导体激光器芯片

半导体激光器应用于光纤通信优势：体积小；重量轻；可直接电调制；相干性高；易于集成。

半导体激光器的其他应用

半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广，目前已超过300种。不仅应用于光通信领域，也在生物医疗、激光雷达、气体探测、军事对抗和光存储等多个领域发挥着重要作用。