众所周知，激光技术已深入到国民经济和国防建的各个领域。激光光盘（CD）的巨大市场驱动着半导体激光器的技术发展。显示出它在音像领域中取得为世人瞩目的进展。红光半导体激光二极管的诞生又将激光技术推向新的境界。
1988年，日本东芝公司首先生产出商品化的波长为670nm（读做纳米或毫微米）、输出功率为3mW的可见光半导体激光二极管（Visible Laser Diode），简称VLD。目前世界上有众多的厂家纷纷开发生产VLD，如NEC、日立、索尼、三菱、飞利浦和美国的Laser Max等。VLD产品按波长和功率分类已形成系列，并继续向短波和大功率发展。
由VLD配以光学和冷却系统构成的小型红光半导体激光器（光源）正被大量用于激光教鞭、条形码阅读器、激光打印机、视频光盘和测量仪器的瞄准指示等方面。由于其体积小、重量轻、寿命长（5万小时以上），价格不高，又可用于电池直接驱动，便于促使激光仪器向小型化并适用于隧道矿井、野外作业及生产现场等方面，因而大有取代红光波段的氦氖气体激光器之势。另外，八十年代人们曾纷纷采用红外半导体激光器作为光源，但因其光不可见，常需附加指示光束，这一缺憾使VLD以其鲜艳夺目的光斑特征得以逐渐占领红外半导体激光器的某些领域。
本文以东芝公司出口的TOLD9211二极管为例向读者介绍LVD的工作原理、构造及主要参数。
原理与特点
可见光半导体激光二极管VLD TOLD9211确切地可称为红光半导体激光二极管（用RLD表示）。因它的工作波长为670nm。东芝TOLD9000系列工作波长为635,650,670和690nm，正在太阳光谱的红光波段之内，人们视为红光。TOLD9211发出670nm光，色泽鲜红，TOLD9520发出的635nm光红中透黄，接近氦氖气体激光器的633.28nm光。从图1曲线看出发光亮度与波长关系。不难看出，670-680nm的光比780nm的红光亮几千倍，而650nm光的发光系数又4倍于670nm的红光。
1.外形、尺寸和封装
RLD的外形及其各部尺寸如图2所示。图中各数据是设计光学和冷却系统所需要的。图3示出RLD的内部封装。射出激光的LD芯片上的阴极电极与管脚1相连，阳极与管壳即管脚2连接；不难发现，与LD-起还有一个接收其激光的光电二极管PD。两个阴、阳电极分别由管脚2和3引出。半导体激光二极管的电学符号如图4所示。图5示出RLD的工作原理，对LD来说是正向接法，对PD来说是反向接法，管脚2接正电位。与LD串联的限流电阻R控制LD的工作电流Iop，也就是控制管子的发光功率。PD受光后转换出的光电流Im在串联电阻R＇上的电压信号也反映出出射光功率的大小，因此添加反馈控制电路即可达到稳恒输出光功率的目的。LD和PD封在一个管壳内是VLD的一大特点。
2．LD芯片构造、激光机制及特点
RLD的核心是LD芯片。图6和图7均示出它是多层多元素PN结结构，P型区和N型区都是高浓度掺杂的。芯片的横截面示意出各层元素及型别，见图7。
LD芯片的两个出射激光面是平行平面，端部与空气交界面构成反射镜，使光子在谐振腔内反馈；LD的两个侧面磨成不反射面。上下两电极用以给芯片加上足够大的正向偏压。
LD工作时，正偏压下的结区为过剩的大量电子注入，并于该处与空穴复合，失去的能量变成hV光子从而产生复合辐射。由于形成极大的光子密度，受激发射加速再加上反射反馈，产生相干性极强、单色光好、强度大的激光作用。这种作用的外部条件就是工作电流Iop要超过阈值电流Ith。
由铟镓铝磷（InGaAIP）四元素构成的激光二极管，其能带结构决定了其激光辐射的波长处于红光波段。TOLD9211的激光光谱中心波长为670nm。
从端部出射的激光光柱是发散的，其断面是椭圆形的，且在近场和远场图案是两样的。在远场，其横模发散垂直角θ\(_{┴}\)为31°，平行角为8°（见图6），此数据可作为应用设计光学系统的依据。
主要参数
电路设计时要考虑电源电压及限流电阻，工作电流要求既能超过阈值又不超过允许的最大值。电流过大会损坏管子的谐振腔。
激光斑点是圆的还是长线的，可根据θ\(_{┴}\)和θ11配以相应的透镜、柱面镜或棱镜等光学系统进行选择。
注意事项
1．防静电。在拿取管子或焊接管脚时手一定要带上接地腕带（腕带串接1MΩ电阻接地，见图8，防止人体所带静电击伤管子。
2.焊接。焊接时，电烙铁的外壳也是要接地的，焊管脚时拔去电源插头则更好。焊接要求是时间短又焊牢（最大焊接温度260℃，焊接时间5秒）。
3．工作电流。调整时不要使其超过最大值，亦不能有过冲电流。防止调整中的断线情况，否则会烧坏管子。
4．交直流工作均可。但峰值均不得超过最大值，交变频率可从0赫至兆赫。
5．如不需监控输出，亦可不用PD。
6．防止激光光束伤害眼睛。激光器工作时，不得直接或通过反射观着光源，否则会伤害眼睛。按国际惯例，激光器上应粘贴警告标签。(孙利彦)