超辐射发光二极管(SLD ) 是一种高功率 LED，其结构围绕嵌入光波导的PN 结构建。当正向施加电偏置时，它会表现出光增益，并在很宽的波长范围内产生放大的自发辐射。SLD光源具有与激光二极管类似的输出功率、与 LED（发光二极管）相同的宽振荡光谱宽度以及较低的相干性。
超辐射发光二极管是一种能够弥补发光二极管 (LED) 和激光二极管之间差距的器件。这种基于放大自发辐射的光生成方法可以增强光源光束强度并提高光的利用效率。同时，光的低时间相干性可以降低干涉效应，而干涉效应在光学相干断层扫描 (OCT)等应用中是不希望出现的。
在本篇博文中，我们将探讨SLD的定义、特性、属性及其工作原理。我们先来了解一下什么是超辐射发光二极管。
什么是超辐射发光二极管 (SLD)？
超辐射发光二极管是一种超辐射边缘发射半导体光源。它是一种介于发光二极管 (LED) 和激光二极管之间的器件，兼具两种技术的特点。
超辐射发光二极管旨在为波导中产生的自发辐射提供高单程放大率。然而，与激光二极管不同，超辐射发光二极管缺乏足够的反馈来实现激光发射，这使得它们能够发射相干性较低的宽光谱。
超短激光二极管 (SLD) 最初是在20 世纪 70 年代初在砷化物材料体系中开发出来的，旨在制造一种可与光纤耦合的低时间相干性发射器。当时，半导体发射器被设计为双异质结构器件，波导配有抗反射涂层以防止激光发射。
首批氮化物基SLD（尤其是在蓝紫色光谱范围内）的开发，引发了该领域的广泛研究和快速发展。这一突破为蓝紫色SLD的广泛应用打开了大门，从高密度光存储到生物医学成像。
现在让我们转到有关超发光二极管特性的部分。
超辐射发光二极管的特性
- 限流器件：SLD 发射的光功率与驱动电流成正比。与在激光阈值处强度急剧增加的激光二极管不同，SLD 的强度会随着电流的增加而逐渐增加，这使得其行为更类似于 LED。
- 残余光谱调制：此特性是由于SLD面的非零反射引起的，从而导致寄生法布里-珀罗调制。虽然这种调制通常很小，但它将SLD与理想的非相干光源区分开来。
- 功率和光谱：SLD 兼具激光二极管典型的高输出功率和亮度，以及类似 LED 的宽光谱。这种独特的组合将两种技术的优势集于一身。
- 对外部反馈高度敏感：SLD 在其有源区表现出高光增益，使其对外部光反馈特别敏感。这会影响其在各种应用中的稳定性和性能。
- 抗反射涂层 (AR)：与激光二极管类似，SLD 通常在芯片面上具有完美的 AR 涂层，以抑制不必要的反射并防止激光作用，确保广谱发射。
- 稳定的光功率和波长：SLD 保持与激光二极管相当的光功率水平，并且即使在极端温度变化或设备老化的情况下，其发射波长也能保持稳定，确保长期可靠性。
这六大卓越而独特的特性使SLD成为众多应用的理想光源。让我们继续讨论超辐射激光二极管的工作原理。
超辐射发光二极管如何工作？
与激光二极管类似，超辐射发光二极管 (SLED) 依靠施加于 pn 结的电驱动，使其具有光学活性。当施加正向偏压时，该结会在较宽的波长范围内产生放大发射。SLED 发射的具体波长和强度取决于活性材料的成分以及注入电流的大小。为了实现高输出，需要沿波导进行自发辐射的单程放大，尽管 SLED 无法达到激光作用。
当施加正向电压时，有源区会产生注入电流。电流从p区流出，流经有源区，最终进入n区。在此过程中，正载流子（空穴）和负载流子（电子）自发随机复合，产生光。当光沿着SLED的波导传播时，会被进一步放大，最终形成整体发光。
现在让我们来看看超辐射激光二极管的一些最重要的特性。
超辐射发光二极管的特点
- 超辐射发光二极管是高功率、宽带光源，非常适合各种应用。
- SLD 提供宽光学带宽，可用作多功能光源。
- 超辐射激光二极管具有很高的空间相干性，可以有效地耦合到单模光纤中。
- 利用 SLD，在单模 (SM) 或保偏 (PM) 光纤中实现高输出功率非常简单。
因此，这些是超辐射二极管及其工作方法的一些显著特征和特性。
总而言之，超辐射发光二极管代表了最新、最有前景的氮化物光电子器件类型之一，其在光电子市场的发展势头强劲。由于其独特的性能，它们在需要兼具出色光束质量和低相干性的特定应用中具有不可替代的优势。
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