CSELVCSEL（垂直腔面发射激光）二极管的特点如下：从其顶部发射出圆柱形射束，射束无需进行不对称矫正或散光矫正，即可调制成用途***的环形光束，易与光纤耦合；转换效率非常高，功耗*为边缘发射LD的几分之一；调制速度快，在1GHz以上；阈值很低,噪声小；重直腔面很小，易于高密度大规模制作和成管前整片检测、封装、组装，成本低。VCSEL采用三明治式结构，其中间只有20nm、1--3层的QW增益区，上、下各层是由多层外延生长薄膜形成的高反射率为100%的布拉格反射层，由此构成谐振腔。相干性极高的激光束***从其顶部激射出。多家厂商有1550nm低损耗窗口与低色散的可调谐VCSEL样品展示。1310nm的产品预计在今后1--2年内上市。可调谐的典型器件是将一只普通980nmVCSEL与微光机电系统的反射腔集成组合，由曲形顶镜、增益层、反射底镜等构成可产生中心波长为1550nm的可调谐结构，用一个静电控制电压将位于支撑薄膜上的顶端反射镜定位，改变控制电压就可调整谐振腔体间隙尺寸，从而达到调整输出波长的目的。在1528--1560nm范围连续可调谐43nm，经过2.5Gb/s传输500km实验无误码，边模抑制优于50dB。脉冲可在 0.001 - 3.000ms 间进行精细调整，使操作人员能够根据不同的需求灵活设定参数，达到理想的破膜效果。上海连续多脉冲激光破膜辅助孵化
应用图4 激光二极管随着技术和工艺的发展，多层结构。常用的激光二极管有两种：①PIN光电二极管。它在收到光功率产生光电流时，会带来量子噪声。②雪崩光电二极管。它能够提供内部放大，比PIN光电二极管的传输距离远，但量子噪声更大。为了获得良好的信噪比，光检测器件后面须连接低噪声预放大器和主放大器。半导体激光二极管的工作原理，理论上与气体激光器相同。
激光二极管⑴波长：即激光管工作波长，可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。⑵阈值电流Ith ：即激光管开始产生激光振荡的电流，对一般小功率激光管而言，其值约在数十毫安，具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。⑶工作电流Iop ：即激光管达到额定输出功率时的驱动电流，此值对于设计调试激光驱动电路较重要。⑷垂直发散角θ⊥：激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度，一般在15˚~40˚左右。⑸水平发散角θ∥：激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度，一般在6˚~ 10˚左右。⑹监控电流Im ：即激光管在额定输出功率时，在PIN管上流过的电流。 美国激光破膜细胞切割卵胞浆内单精子注射技术（ICSI）中，激光破膜仪能够精确处理卵子膜，便于精子注入，提升受精率。
激光的产生图1在讲激光产生机理之前，先讲一下受激辐射。在光辐射中存在三种辐射过程，一是处于高能态的粒子自发向低能态跃迁，称之为自发辐射；二是处于高能态的粒子在外来光的激发下向低能态跃迁，称之为受激辐射；三是处于低能态的粒子吸收外来光的能量向高能态跃迁称之为受激吸收。图2 激光二极管示意图自发辐射，即使是两个同时从某一高能态向低能态跃迁的粒子，它们发出光的相位、偏振状态、发射方向也可能不同，但受激辐射就不同，当位于高能态的粒子在外来光子的激发下向低能态跃迁，发出在频率、相位、偏振状态等方面与外来光子完全相同的光。在激光器中，发生的辐射就是受激辐射，它发出的激光在频率、相位、偏振状态等方面完全一样。任何的受激发光系统，即有受激辐射，也有受激吸收，只有受激辐射占优势，才能把外来光放大而发出激光。而一般光源中都是受激吸收占优势，只有粒子的平衡态被打破，使高能态的粒子数大于低能态的粒子数（这样情况称为粒子数反转），才能发出激光。
激光破膜仪主要用于辅助胚胎孵出和人工皱缩，具体应用场景包括：辅助孵出：在胚胎发育过程中，透明带会逐渐变薄并破裂溶解，释放胚胎使其成功着床于宫腔内。然而，当透明带过硬或过厚时，胚胎无法自行孵出，从而影响着床和妊娠成功率。此时，激光破膜仪可以对透明带进行人工打孔或削薄，帮助胚胎顺利孵出12。人工皱缩：在囊胚期，胚胎内部可能形成一个巨大的含水囊腔，这个囊腔对高渗液体置换细胞内的水构成很大阻碍，影响胚胎的冷冻操作。激光破膜仪能够精细地打破这个囊腔，放出水分，使高渗液体能够顺利进入细胞内，从而完成对囊胚的冷冻操作12。激光破膜仪的工作原理激光破膜仪通过发射激光，利用其穿透作用破坏胚胎的某些结构。具体来说，激光能量作用于透明带或囊胚内的囊腔，通过打孔或削薄透明带或打破囊腔，实现辅助孵出和人工皱缩的功能选择显示时间，物镜信息和报告信息。
DFB-LD图9 激光二极管F-P(法布里-珀罗）腔LD已成为常规产品，向高可靠低价化方向发展。DFB-LD的激射波长主要由器件内部制备的微小折射光栅周期决定，依赖沿整个有源层等间隔分布反射的皱褶波纹状结构光栅进行工作。DFB-LD两边为不同材料或不同组分的半导体晶层，一般制作在量子阱QW有源层附近的光波导区。这种波纹状结构使光波导区的折射率呈周期性分布，其作用就像一个谐振控，波长选择机构是光栅。利用QW材料尺寸效应和DFB光栅的选模作用，所激射出的光的谱线很宽，在高速率调制下可动态单纵模输出。内置调制器的DFB-LD满足光发射机小型、低功耗的要求。实时同步成像，可以获取图像和影像，通过拍摄的图像可以进行胚胎量测、分析和评价。北京Laser激光破膜慢病毒基因遗传
采用近红外聚焦激光束与生物组织的光热作用机制，能对细胞进行精确切割。上海连续多脉冲激光破膜辅助孵化
特色图8 蓝光激光二极管当激光二极管注入电流在临界电流密度以下时，发光机制主要是自发放射，光谱分散较广，频宽大约在100到500埃（埃=10-1奈米，原子直径的数量级就是几个埃〉之间。但当电流密度超过临界值时，就开始产生振荡，***只剩下少数几个模态，而频宽也减小到30埃以下。而且，激光二极管的消耗功率极小，以双异质结构激光为例，比较大的额定电压通常低于2伏特，输入电流则在15到100毫安之间，消耗功率往往不到一瓦特，而输出功率达数十毫瓦特以上。激光二极管的特色之一，是能直接从电流调制其输出光的强弱。因为输出光功率与输入电流之间多为线性关系，所以激光二极管可以采用模拟或数字电流直接调制输出光的强弱，省掉昂贵的调制器，使二极管的应用更加经济实惠。上海连续多脉冲激光破膜辅助孵化
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