在半导体中,要实现粒子数反转,高能态导带底的电子数必须远大于低能态价带顶的空穴数,两个能带区域之间的状态,异质结被正向偏置,将必要的载流子注入有源层,将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带,当处于总体反转状态的大量电子与空穴复合时,就会发生受激发射。
半导体激光器是依靠注入载流子工作的,发射激光必须具备三个基本条件: (1)要产生足够的 粒子数反转分布,即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数; (2)有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用,使受激辐射光子增生,从而产生激光震荡; (3)要满足一定的阀值条件,以使光子增益等于或大于光子的损耗。
半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。另外,当正向电流流经pn结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高1℃,半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热;时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。