半导体激光器一般具有质量轻、调制效率高、体积小等特点，在民用、军用、医疗等领域应用比较广泛。大功率半导体激光器的研究从20世纪80年代开始，从未停止，随着半导体技术与激光技术的不断发展，大功率也半导体激光器在功率输出、功率转换、可靠性等方面取得了比较大的进步。
半导体激光器的特点
1）阈值电流
当注入p-n结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也增大，达阈值电流时，p-n结产生激光。影响阈值的几个因素：
（1）晶体的掺杂浓度越大，阈值越小。
（2）谐振腔的损耗小，如增大反射率，阈值就低。
（3）与半导体材料结型有关，异质结阈值电流比同质结低得多。目前，室温下同质结的阈值电流大于30000A/cm2；单异质结约为8000A/cm2；双异质结约为1600A/cm2。现在已用双异质结制成在室温下能连续输出几十毫瓦的半导体激光器。
（4）温度愈高，阈值越高。100K以上，阈值随T的三次方增加。因此，半导体激光器最好在低温和室温下工作。
2）方向性
由于半导体激光器的谐振腔短小，激光方向性较差，在结的垂直平面内，发散角最大，可达20°-30°；在结的水平面内约为10°左右。
3）效率
量子效率η＝每秒发射的光子数／每秒到达结区的电子空穴对数77K时，GaAs激光器量子效率达70％－80％；300K时，降到30％左右。功率效率η1＝辐射的光功率／加在激光器上的电功率由于各种损耗，目前的双异质结器件，室温时的η1最高10％，只有在低温下才能达到30％－40％。
4）光谱特性
由于半导体材料的特殊电子结构，受激复合辐射发生在能带（导带与价带）之间，所以激光线宽较宽，GaAs激光器，室温下谱线宽度约为几纳米，可见其单色性较差。输出激光的峰值波长：77K时为840nm；300K时为902nm。
半导体激光器的优点：
1、体积小、重量轻：几乎所有的半导体激光器其器件本身体积大小都在lmm3以下，非常小。即使包括必要的散热片和电源装置也能够成为尺度非常小的小型系统。
2、可注入激励：仅用几伏的电压注入毫安级的电流就能够驱动。除电源装置以外不需要其它的激励设备和部件。电功率直接变换成光功率，能量效率高。
3、室温下可连续振荡：在室温附近的温度范围内大多数半导体激光器能够连续振荡。
4、波长范围宽：适当的选择材料和合金比，在红外和可见光很宽的波长范围内能够实现任意波长的激光器。
5、可直接调制：把信号重叠在驱动电流上，在直流到G赫兹范围内，可以调制振荡强度、频率和相位。
6、相干性高：用单横模的激光器可以得到空间上相干性高的输出光。在分布反馈型(DFB)和分布布拉格反射型(DBR)激光器中能够得到稳定的单纵模激射，得到时间上的高相干性。
7、能够产生超短脉冲：采用增益开关和锁模等方法，以简单的系统结构能够获得从纳秒到皮秒的超短脉冲。
8、可批量生产：由于是小型、层状结构，可以用光刻和平面工艺技术制作，适宜于大量生产。
9、可靠性高：由于是单片状，所以具有牢固的机械结构。
10、可单片集成化：能够把同种半导体激光器集成在同一衬底上。
半导体激光器的缺点：
1、温度特性差：半导体激光器工作特性与温度有显著的关系，环境温度变化可以引起激射频率、阈值电流、输出光功率等变化。
2、容易产生噪声：因为是利用高浓度的载流子，所以载流子的起伏会影响有源区的折射率;谐振器的长度短，还采用了低反射率的端面镜子。所以激光振荡容易受到外部回光的影响。
3、输出光发散：输出光由端面以放射形式发出成为发散光。要获得平行光束必须要有外部透镜。
激光产生原理
半导体激光器是一种相干辐射光源，要使它能产生激光，必须具备三个基本条件：
（1）增益条件：建立起激射媒质（有源区）内载流子的反转分布，在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注人必要的载流子来实现。将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。
（2）要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。对F—p腔（法布里一珀罗腔）半导体激光器可以很方便地利用晶体的与P—n结平面相垂直的自然解理面一面构成F—P腔。
（3）为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值时，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，最后形成激光而连续地输出。
可见在半导体激光器中，电子和空穴的偶极子跃迁是基本的光发射和光放大过程。对于新型半导体激光器而言，人们目前公认量子阱是半导体激光器发展的根本动力。量子线和量子点能否充分利用量子效应的课题已延至本世纪，科学家们已尝试用自组织结构在各种材料中制作量子点，而GaInN量子点已用于半导体激光器。另外，科学家也已经做出了另一类受激辐射过程的量子级联激光器，这种受激辐射基于从半导体导带的一个次能级到同一能带更低一级状态的跃迁，由于只有导带中的电子参与这种过程，因此它是单极性器件。
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