半导体激光器（又称激光二极管）是一种利用半导体材料中电子和空穴在PN结附近复合时产生受激辐射而发出激光的器件。它具有以下突出的技术特性：

1. 核心发光原理（电注入）：

   • 电致发光： 通过直接向PN结注入电流（正向偏置）来激励载流子（电子和空穴），使其在结区复合而发光。这是最直接、最高效的能量转换方式之一。

2. 结构紧凑、体积小巧：

   • 基本结构是基于半导体芯片（通常只有几百微米大小），集成度高。
   • 易于集成到更复杂的系统（如光纤耦合模块、光通信收发器）和仪器中。
   • 这是其区别于气体激光器和固体激光器的显著优势。

3. 极高的电光转换效率：

   • 直接将电能转化为光能，转换效率通常在30%-70% 甚至更高（远高于大多数其它类型激光器）。
   • 高效率意味着发热量相对较小，能耗低，更适合便携式设备。

4. 工作波长覆盖范围广：

   • 通过选用不同的半导体材料（如GaAs、InP、GaN、ZnSe等）或量子阱/量子点结构，可以制造出覆盖近红外、中红外、可见光（红、绿、蓝、紫）甚至近紫外光谱范围的激光器。
   • 常见的波长包括：红外（780nm, 808nm, 850nm, 905nm, 980nm, 1310nm, 1550nm等），红光（635nm, 650nm, 670nm），绿光（515nm, 532nm - 通常通过倍频实现），蓝光（405nm, 445nm, 450nm），紫光（405nm）。

5. 工作方式灵活：

   • 连续波输出： 可以稳定地输出连续的激光束。
   • 脉冲输出： 通过调制注入电流，很容易实现高频（GHz量级）的纳秒或皮秒级脉宽激光脉冲输出。调制性能优异。

6. 响应速度快、调制特性好：

   • 载流子复合速度快（纳秒量级），因此对电流调制的响应非常快。
   • 可以通过直接调制驱动电流，实现高达GHz量级（甚至数十GHz）的高速激光强度调制，这是其广泛应用于光纤通信（光信号载体）的基础。

7. 工作电流/电压低：

   • 典型工作电压在几伏特（如2-3V，红光/红外）到几伏特到十几伏特（如蓝光/紫外GaN LD）。
   • 阈值电流（开始产生激光的最小电流）和驱动电流通常较低（几mA到几安培，取决于功率大小）。这使得驱动电路相对简单。

8. 输出功率范围宽：

   • 可制造从微瓦级（用于传感、读取头）到瓦级甚至千瓦级（高功率泵浦、材料加工）不同功率水平的器件。
   • 低功率器件功耗小，高功率器件通常需要良好的散热设计（热电制冷器TEC或水冷）。

9. 相对较长的使用寿命和高可靠性：

   • 在合理的工作条件下（温度、电流控制好），寿命通常可达数万小时甚至十万小时以上。
   • 相对于其他类型激光器更加坚固、抗冲击振动性能更好（无脆性晶体或玻璃元件）。

10. 光束特性：

    • 输出光束通常呈椭圆状（发散角不同）。
    • 在结平面平行方向（快轴）发散角较大（几十度），垂直方向（慢轴）发散角较小（几度到十几度）。
    • 需要进行准直和整形（如柱面镜）才能获得更圆形的光束。
    • 通常为多横模或单横模输出，空间相干性（光束质量）相对气体激光器稍差，但单模器件光束质量较好。

总结来说，半导体激光器最核心的技术特性在于其**电注入高效发光、结构极其紧凑、宽波长覆盖范围、易于高速调制、高效率和长寿命。** 这些特性使其成为现代光电子领域应用最广泛、产量最大的一类激光器，广泛应用于光纤通信、光存储（CD/DVD/Blu-ray）、激光打印、条码扫描、激光测距/雷达、激光显示/照明、医疗美容（脱毛、治疗）、材料加工（切割、焊接、熔覆）、泵浦固体激光器/光纤激光器等众多领域。