半导体激光器和发光二极管有什么不同？

半导体激光器和二极管有什么异同点一直受到关注，松盛光电来给大家介绍分享，半导体激光器和发光二极管在原理、结构、性能和应用等方面存在诸多不同，来了解一下吧。

工作原理

半导体激光器：基于受激辐射原理。当半导体材料中的电子在外界能量激励下，从低能级跃迁到高能级，形成粒子数反转分布。此时，处于高能级的电子在自发辐射产生的光子刺激下，会跃迁回低能级，并辐射出与入射光子频率、相位、偏振态相同的光子，通过谐振腔的反馈作用，使这种受激辐射过程不断放大，从而产生激光输出。

发光二极管：基于自发辐射原理。在半导体 PN 结中，当给 PN 结施加正向电压时，N 区的电子和 P 区的空穴会向对方区域扩散，在扩散过程中，电子与空穴复合，多余的能量以光子的形式释放出来，从而产生发光现象。但这些光子的频率、相位和偏振态是随机的，不具有激光的相干性。

结构设计

半导体激光器：通常具有更复杂的结构。它一般包含有源区、限制层、波导层等多层结构，并且两端具有高反射率的镜面，形成谐振腔。有源区是产生激光的区域，限制层用于限制载流子和光场在有源区内，波导层则引导光在器件内传播。此外，还可能有散热层、电极等辅助结构，以保证激光器的稳定工作。

发光二极管：结构相对简单。主要由 PN 结、电极和封装材料组成。PN 结是发光的核心部分，电极用于施加电压，封装材料则起到保护 PN 结和提高出光效率的作用。一些发光二极管可能还会有透镜等光学结构，用于改变出射光的角度和分布。

性能特点

输出功率与亮度：半导体激光器能够产生较高的输出功率和亮度，特别是在一些高功率应用中，如激光加工、激光通信等，其输出功率可以达到数瓦甚至数十瓦。发光二极管的输出功率相对较低，一般在几毫瓦到几百毫瓦之间，亮度也比半导体激光器低很多，但在一些照明应用中已经能够满足需求。

光束质量：半导体激光器输出的激光具有良好的方向性和相干性，光束发散角小，可以聚焦到很小的光斑，从而在激光加工、激光测距等领域具有独特的优势。发光二极管发出的光发散角较大，光束质量相对较差，但在一些对光束质量要求不高的照明和显示领域，通过光学设计可以对其进行优化。

光谱特性：半导体激光器的光谱线宽较窄，通常在几纳米甚至更窄的范围内，具有很好的单色性。这使得它在一些需要高精度波长控制的应用中，如激光通信、激光光谱学等非常重要。发光二极管的光谱线宽相对较宽，一般在几十纳米到几百纳米之间，其颜色纯度不如半导体激光器，但在一些对颜色要求不高的照明和显示应用中可以通过混合不同颜色的发光二极管来实现各种颜色的显示。

应用领域

半导体激光器：由于其高功率、良好的光束质量和单色性，广泛应用于激光加工领域，如切割、焊接、打标等;在通信领域，用于光纤通信中的光发射源;在医疗领域，可用于激光手术、激光治疗等;在科研领域，如激光光谱学、激光干涉测量等也有重要应用。

发光二极管：主要应用于照明领域，如家庭照明、汽车照明、路灯照明等;在显示领域，用于显示屏的背光源、指示灯、数码管等;还可用于一些特殊的应用，如植物生长照明、生物医学检测等，利用其不同波长的光对生物组织的影响来实现特定的功能。