могут, например, вообще работать при комнатной температуре, другие при комнатной температуре могут работать лишь в импульсном режиме при определенной минимально допустимой скважности. От температуры кристалла зависит величина пороговой плотности тока, длина волны излучения и т. п. Иными словами, важной характеристикой источника света является температурный режим его работы.

Спектральная характеристика излучательного диода, как и для любых источников света, представляет собой зависимость интенсив-

-ft а:

WD 80

длина волиы, Я

Рис. 3. Спектральные характеристики лазерного диода из арсенида галлия.

/ - при токе накачки 10 а; II - при токе накачки 2,5 а.

ности излучения (чаще в относительных единицах) от длины волны %, выражаемой в нанометрах (1 нл«=10~ м) или ангстремах

(1А=10-* м), а также в микронах. Как правило, тот или иной источник характеризуется шириной спектральной линии на уровне 0,5 от максимальной интенсивности. Типичные. спектральные характеристики полупроводниковых инжекционных источников из арсенида галлия представлены на рис. 3.

Лазерные диоды имеют относительно узкую ширину спектральной линии излучения, доходящую до десятых и сотых долей ангстрема. Люминесцентные диоды дают более широкую (до нескольких сотен ангстрем) спектральную линию излучения. Связано это, в частности, с тем, что оптический резонатор полупроводникового лазера имеет длину, кратную основной длине волны излучения. Поэтому для генерации именно этой длины волны создаются наилучшие условия. В люминесцентном диоде, как правило, резонатор отсутствует. Длина волны излучения определяется энергетической шириной зон полупроводника. Как правило, длина волны излучения X однозначно определяется шириной запрещенной зоны Д£в полупроводника, а именно Х-=ШАЁз, где с - скорость света, а Л - постоянная Планка.

Большинство пз известных в настоящее время полупроводниковых материалов позволяет создавать источники света, дающие излучение в видимой и инфракрасной областях спектра. Люминесцентные диоды на карбиде кремния (SiC) дают излучение, спектральный максимум которого лежит примерно в области 450 и 560 нм, голубое и темно-зеленое свечение. Диоды на основе фосфид-арсенид галлия (Ga Asx Pi-x) в зависимости от процентного соотношения ар-

Длана Волны, лея

Умтрафаоме- ., тоВав одласть

Видимая оЪшсть

область

Рис. 4. Основные электролюминесцентные полупроводниковые материалы и шкала волн, в которой они излучают (знаком «-f-» отмечены способы возбуждения и возможность работы в лазерном режиме).

сенида галлия и фосфора позволяют перекрыть область спектра от 650 до 840 нм. Полупроводниковые диоды на основе системы GaAs-InAs позволяют перекрыть область спектра от 840 до 3 100 нм. В США и во Франции от лазеров на InAs получено излучение также на длине волны 3 900 нм. На рис. 4 перечислены все основные полупроводниковые материалы, на которых можно получить тем или иным способом высвечивание практически от ближней ультрафиолетовой области до более далекой инфракрасной области.

причем в правой части рисунка знаком «+» указана возможность того или иного возбуждения и возможность работы в лазерном режиме.

Таким образом, полупроводниковые источники света позволяют перекрывать достаточно широкий участок оптического спектра, что, безусловно, имеет большое практическое значение при построении оптико-электронных схем.

Диаграмма направленности излучения источника характеризует пространственное распределение интенсивности излучения. Излуче-

-100 10 30 50 70 SO Отклонение от нопроблелил v uz, ерадусы

Рис. 5. Кривые, характеризующие направленность излучения лазера.

/ - кривая направленности излучения относительно направления оси z (пороговый ток составляет 8,13 а); - кривая направленности излучения относительно направления оси у (пороговый ток составляет 18,03 а).

ние лазерных диодов имеет достаточно малый (как правило, не превышающий 10°) угол расходимости светового пучка. Необходимо отметить, что из всех типов лазеров полупроводниковые имеют наибольшие углы расходимости. Большая расходимость луча полупроводникового лазера, в частности, в значительной мере связана с малыми геометрическими размерами кристалла, равными обычно миллиметру или долям миллиметра. На рис. 5 показано угловое распределение интенсивности светового пучка лазера, рабочий кристалл которого выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда размерами примерно 0,13 и .1,3 мм вдоль направления осей у к z соответственно. Как видно из этого рисунка, излучение вдоль оси z, т. е. вдоль более длинного направления параллелепипеда, получается с меньшей расходимостью (порядка 2,5° на уровне 0,5), нежели вдоль направления у. Следует подчеркнуть также, что и пороговый ток генерации для направления z оказывается значительно меньшим, чем для направления у (8,13 и 18,03 а соответственно).