定義：
利用半導體作為增益介質的激光器。

半導體激光器是采用半導體增益介質的激光器，其中在導帶具有很高載流子濃度的情況下，會實現帶間受激輻射，產生增益。 
半導體中增益產生的物理機制如圖1所示（正常的帶間躍遷情況）。不存在泵浦光的情況下，大部分的電子處于價帶。泵浦光束中光子能量只要稍大于帶隙能量，就可以將電子激發到導帶中的較高態，然后迅速衰變到導帶中接近導帶底的態上。
同時，價帶中產生的空穴往價帶頂移動。導帶中的電子和這些空穴重新復合，產生能量接近于帶隙能量的光子。這一過程也可由具有合適能量的入射光子激發。對這一過程的定量描述可以采用價帶導帶電子的費米-狄拉克分布來得到。 
大多數半導體激光器都是激光二極管，是由電流泵浦n型摻雜和p型摻雜半導體材料復合區域。但是，也有光學泵浦的半導體激光器，其中載流子由被吸收的泵浦光產生，還有量子級聯激光器，利用了帶間躍遷。 

圖1：半導體增益的物理解釋。

常見的半導體激光器材料為（以及其它光電器件）： 

1. GaAs（砷化鎵） 

2. AlGaAs（鋁鎵砷） 

3. GaP（磷化鎵） 

4. InGaP（銦鎵磷） 

5. GaN（氮化鎵） 

6. InGaAs（銦鎵砷） 

7. InGaNAs（銦鎵氮砷） 

8. InP（磷化銦） 

9. GaInP（磷化鎵銦）

這些都是直接帶隙半導體，間接帶隙半導體（例如，硅）不能進行強的、有效的光輻射。由于激光二極管的光子能量接近于帶隙能量，因此不同帶隙能量的組分可以輻射不同的波長。
對于三元和四元半導體化合物來說，帶隙能量可以連續的在很大范圍內變化。例如，在AlGaAs（AlxGa1−xAs）中，提高鋁的含量（即增大x）可以提高帶隙能量。 
大多數半導體激光器是工作在近紅外光譜區域，還有一些產生紅光（例如，在GaInP激光筆）或者藍光或者紫光（采用氮化鎵）。對于中紅外輻射，有硒化鉛（PbSe）激光器（鉛鹽激光器）和量子級聯激光器。 
除了以上提到的無機半導體，有機半導體化合物也可以用到半導體激光器中。對應的技術還不是特別成熟，但是發展還在繼續，為了找到一種大規模生產這種激光器的方法。
到目前為止，只存在光學泵浦的有機半導體激光器，但由于各種原因采用電泵浦很難達到很高的效率。 

目錄

1. 半導體激光器的類型

2. 典型特點和應用

3. 脈沖輸出

4. 調制和穩定

半導體激光器的類型 
有很多種類的半導體激光器，具有不同的參數并且應用到不同的領域： 

1. 小的邊發射激光二極管產生幾個毫瓦的輸出功率（或者達到0.5W），光束具有很高的光束質量。它們可以用作激光筆，CD播放器和光纖通信中。 

2. 外腔二極管激光器包含激光二極管作為長的激光腔中的增益介質。它們通常是波長可調的，輻射線寬也很小。 

3. 單片和外腔的低功率激光器都可以進行鎖模產生超短脈沖。 

4. 大面積激光二極管產生幾個瓦特的輸出功率，但是光束質量非常差。 

5. 高功率二極管線陣包含一列大面積發射器，產生光束質量差的幾十瓦的輸出功率。 

6. 高功率堆積二極管線陣包含二極管線陣的堆積，產生成百上千瓦的高功率。 

7. 邊發射激光器（VCSELs）輻射激光的方向垂直于薄片，光束質量很高，約為幾毫瓦。 

8. 光學泵浦的表面發射外腔半導體激光器（VECSELs）可以產生幾瓦的輸出功率，光束質量很高，甚至可以實現鎖模。 

9. 量子級聯激光器工作在帶內躍遷（而不是帶間躍遷），通常輻射中紅外光，有時在太赫茲區域。它們可以用于痕量氣體分析。 

典型特點和應用 
半導體激光器的一些特點包括： 

1. 適當電壓進行電學泵浦和高效率尤其在高功率二極管激光器中可以實現，并且可以作為高效固態激光器的泵浦光源（參閱二極管泵浦激光器）。 

2. 采用不同的裝置可以得到很寬的波長范圍，覆蓋了可見光、近紅外光和中紅外光譜區域。這些裝置還可以被波長調諧。 

3. 小的激光二極管可以實現快速的開關和調制光功率，因此可以用作光纖鏈路中的發射器。 

以上的特性使半導體激光器為最重要的一種激光器。它的應用非常廣泛，包括光學數據傳輸，光學數據存儲，測量，光譜學，材料加工，泵浦固態激光器（參閱二極管泵浦激光器）和其它各種的醫學治療。 

脈沖輸出 
大部分半導體激光器產生的都是連續輸出。由于它們的能量存儲能力較差（很短的上能態壽命），半導體激光器非常適合采用Q開關得到脈沖產生，但是準連續光工作可以得到更大的功率。
并且，半導體激光器利用鎖模或增益開關可以產生超短脈沖。短脈沖的平均輸出功率最多為幾個毫瓦，光學泵浦的邊發射外腔半導體激光器（VECSELs）除外，后者可以產生平均輸出功率為幾瓦的皮秒脈沖，其重復速率為GHz量級。 

調制和穩定 
上能態壽命短的好處就是半導體激光器可以由非常高的頻率進行調制，對于VCSELs，調制頻率可達幾十GHz。這在光學數據傳輸中應用比較多，還可以用在光譜學，將激光器穩定到參考腔上等。