激光二極管就是可以產生激光的一種半導體二極管，其產生激光的三個條件是：實現粒子數反轉、滿足閾值條件和諧振條件。由于激光二極管具有極高的靜電敏感性，所在在使用時要注意防靜電。下面賢集網小編將詳細為大家介紹激光二極管工作原理、使用、檢測方法、驅動電路圖。
激光二極管工作原理
激光二極管本質上是一個半導體二極管，按照PN結材料是否相同，可以把激光二極管分為同質結、單異質結（SH）、雙異質結（DH）和量子阱（QW）激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優點，是目前市場應用的主流產品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優點，但其輸出功率小（一般小于2mW），線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統中的應用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號。在雙向光接收機的回傳模塊中，上行發射一般都采用量子阱激光二極管作為光源。
半導體激光二極管的基本結構如圖所示，垂直于PN結面的一對平行平面構成法布里——珀羅諧振腔，它們可以是半導體晶體的解理面，也可以是經過拋光的平面。其余兩側面則相對粗糙，用以消除主方向外其它方向的激光作用。
半導體中的光發射通常起因于載流子的復合。當半導體的PN結加有正向電壓時，會削弱PN結勢壘，迫使電子從N區經PN結注入P區，空穴從P區經過PN結注入N區，這些注入PN結附近的非平衡電子和空穴將會發生復合，從而發射出波長為λ的光子，其公式如下：
λ=hc/Eg(1)
式中：h—普朗克常數；c—光速；Eg—半導體的禁帶寬度。
上述由于電子與空穴的自發復合而發光的現象稱為自發輻射。當自發輻射所產生的光子通過半導體時，一旦經過已發射的電子—空穴對附近，就能激勵二者復合，產生新光子，這種光子誘使已激發的載流子復合而發出新光子現象稱為受激輻射。如果注入電流足夠大，則會形成和熱平衡狀態相反的載流子分布，即粒子數反轉。當有源層內的載流子在大量反轉情況下，少量自發輻射產生的光子由于諧振腔兩端面往復反射而產生感應輻射，造成選頻諧振正反饋，或者說對某一頻率具有增益。當增益大于吸收損耗時，就可從PN結發出具有良好譜線的相干光——激光，這就是激光二極管的簡單原理。
隨著技術和工藝的發展，目前實際使用的半導體激光二極管具有復雜的多層結構。
常用的激光二極管有兩種:①PIN光電二極管。它在收到光功率產生光電流時，會帶來量子噪聲。②雪崩光電二極管。它能夠提供內部放大,比PIN光電二極管的傳輸距離遠，但量子噪聲更大。為了獲得良好的信噪比，光檢測器件后面須連接低噪聲預放大器和主放大器。
半導體激光二極管的工作原理，理論上與氣體激光器相同。
激光二極管本質上是一個半導體二極管，按照PN結材料是否相同，可以把激光二極管分為同質結、單異質結（SH）、雙異質結（DH）和量子阱（QW）激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優點，是目前市場應用的主流產品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優點，但其輸出功率小（一般小于2mW），線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統中的應用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號。在雙向光接收機的回傳模塊中，上行發射一般都采用量子阱激光二極管作為光源。
半導體激光二極管的常用參數有：
（1）波長：即激光管工作波長，目前可作光電開關用的激光管波長有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
（2）閾值電流Ith：即激光管開始產生激光振蕩的電流，對一般小功率激光管而言，其值約在數十毫安，具有應變多量子阱結構的激光管閾值電流可低至10mA以下。
（3）工作電流Iop：即激光管達到額定輸出功率時的驅動電流，此值對于設計調試激光驅動電路較重要。
（4）垂直發散角θ⊥：激光二極管的發光帶在垂直PN結方向張開的角度，一般在15?~40?左右。
（5）水平發散角θ∥：激光二極管的發光帶在與PN結平行方向所張開的角度，一般在6?~10?左右。
（6）監控電流Im：即激光管在額定輸出功率時，在PIN管上流過的電流。
激光二極管檢測方法有兩種：
Ⅰ：阻值測量法：拆下激光二極管，用萬用表R×1k或R×10k檔測量其正、反向電阻值。正常時，正向電阻值為20~40kΩ之間，反向電阻值為∞(無窮大)。若測得正向電阻值已超過50kΩ，則說明激光二極管的性能已下降。若測得的正向電阻值大于90kΩ，則說明該二極管已嚴重老化，不能再使用了。
Ⅱ：電流測量法：用萬用表測量激光二極管驅動電路中負載電阻兩端的電壓降，再根據歐姆定律估算出流過該管的電流值，當電流超過100mA時，若調節激光功率電位器，而電流無明顯的變化，則可判斷激光二極管嚴重老化。若電流劇增而失控，則說明激光二極管的光學諧振腔已損壞。
激光二極管使用方法及注意事項
激光二極管在目前制造的器件中是對靜電最敏感的器件之一，一般激光二極管都會配有使用說明書，如果您是按照說明書使用時，激光二極管具有極長的使用壽命，這是因為激光二極管損壞的大部分原因在于錯誤操作或使用時超出了激光器的額定值。所以無論在任何時候取放激光二極管時，都應該采取適當的靜電保護措施。
激光二極管取放和存放措施
1.靜電手環：在取放激光二極管時應使用接地的防靜電手環。
防靜電手環可以安全地將去除接觸激光二極管、放大光電探測器和其他靜電敏感設備的人員身上的靜電。接地線內含1兆歐的電阻以確保用戶的安全，如果腕帶與靜電控制平臺墊一起使用，防靜電效果會更好。
2.防靜電臺墊：應在接地的防靜電臺墊上對其進行操作。
靜電弛豫時間50毫秒，防靜電臺墊可以保護敏感的光電器件免受靜電放電的損壞。這些重型墊的靜電弛豫時間為50毫秒，確保能在極端條件下發揮防護作用。靜電防護腕帶一般可以與平臺墊相連接，當接觸敏感電子器件時，通過腕帶使操作人員接地是非常必要的。
3.激光二極管存放：在不適用激光二極管時，將激光二極管的導線短接，從而防止發生ESD損壞。
激光二極管操作和安全措施
1使用合適的驅動器：
激光二極管要求對工作電流和電壓進行控制，從而防止激光二極管過載。此外，激光驅動器應針對電源瞬變提供保護措施。基于上述考慮，用戶應選用合適其應用的激光器驅動器。不能使用帶限流電阻的電壓源，它不能提供足夠的措施以保護激光器。
2.反射：
光學系統中位于激光二極管之前的平面會引起一定的激光能量反射回激光器中的監測光電二極管，從而錯誤地給出較高的光電二極管電流。如果系統中的光學部件發生移動，反射的光能不再入射到監測光電二極管上，激光器中的橫店功率反饋電路就會感應到光電二極管電流的降低，并會通過提高激光器驅動電流以補償光電二極管電流，這樣一來，就有可能過度驅動激光器。后向反射還會引起激光二極管發生其它故障和損壞。為了防止這些損壞，請確保所有器件的表面都具有5-10°的傾斜角，必要時可以采用光學隔離器對激光器的直接反饋進行衰減。
3.電壓和電流過載：
在使用激光二極管時，應注意不能超過其規格表中對應的電壓和驅動電流，即使是短時間內也不能超過其規定的數值。此外，即使是3伏的反響電壓也會損壞激光二極管。
4.ON/OFF和電源偶合瞬態：
由于激光二極管具有很開的響應時間，因此它們很容易在小于1微秒的瞬態下受到損壞。高電流器件，如烙鐵、真空泵和熒光燈等，都會引起嚴重的瞬時瞬態。因此，應使用沖擊保護插座。
5.電源計：
在通過驅動器設置和標定激光二極管時，可以使用一個NIST可追跡功率計對激光輸出進行精密測量。在將激光器加入光學系統之前對激光器的輸出直接進行測量通常是最安全的測量方法。如果不能如此測量，請確保在確定激光器總輸出時考慮了所有光學損耗(透射、孔徑光闌等)。
6.散熱器：
激光二極管的壽命是與工作溫度成反比的。激光二極管應安裝在合適的散熱器中，從而將激光器外包裝上過多的熱量及時傳遞出去。
7.ESD敏感器件：
目前，激光二極管的操作極其容易受到ESD損壞的影響。在激光二極管和其驅動器之間使用長接線時，這種情況尤為嚴重。避免在任意時刻將激光器或