Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
¿Qué es un diodo láser?
Los diodos láser son los láseres semiconductores que generan un haz de luz coherente de alta intensidad. Estos fueron desarrollados por Robert N. Hall a principios de la década de 1960 y también se conocen como láseres de inyección. Es bien sabido que un fotón incidente puede interactuar con el átomo para liberar un fotón que será idéntico al fotón incidente en todos los aspectos, a saber, fase, frecuencia, polarización y dirección de viaje.
Este fenómeno se conoce como emisión estimulada y constituye la base del trabajo con láseres (amplificación de luz por emisión estimulada de radiaciones). Además, si este evento ocurre en el caso de una unión pn , entonces el diodo se denomina diodo láser. Los diodos láser generalmente están hechos de tres capas (a veces incluso dos) donde los materiales similares al arseniuro de galio (GaAs) se dopan con aluminio o silicio o selenio para producir capas pyn, mientras que la capa activa central, sin dopar, es de naturaleza intrínseca (Figura 1). ).
Cuando se aplica una gran polarización directa para tal disposición, fluye una corriente pesada a través de la unión debido a la cual los electrones ganarán más energía en comparación con los huecos. Esta energía adicional se libera en forma de fotones cuando los electrones se combinan con los huecos (durante el proceso de recombinación).
Todos estos fotones oscilan con una frecuencia particular y rebotan entre las paredes reflectantes de la capa activa. Durante este proceso, algunos de ellos chocan con los otros átomos para producir más fotones. Este proceso continúa y, por lo tanto, habrá un aumento en el número de electrones excitados en comparación con los del estado no excitado.
Este fenómeno se denomina inversión de población y en este instante se emitirá un haz de luz constante altamente coherente desde la capa central, en la dirección paralela a ella, a través de la superficie parcialmente reflectante como se muestra en la Figura 1.
Además, debe observarse que para obtener luz láser, las superficies de los extremos del material semiconductor deben ser paralelas entre sí y deben cortarse y pulirse con cuidado.
Entre estos, uno debe ser de naturaleza completamente reflectante mientras que el otro debe ser parcialmente reflectante. Además, la longitud de onda de la luz emitida por el diodo láser depende de la distancia entre estas dos superficies reflectantes y normalmente estará en el espectro visible o IR. Esta longitud de onda decide el tamaño del punto al que se puede limitar la luz láser, es decir, más corta, la longitud de onda más pequeña será el tamaño del punto.
Los diodos láser son de tamaño compacto y consumen poca energía, por lo que se prefieren a los láseres cuando la cuestión es el espacio y el consumo de energía. Además, los diodos láser se pueden caracterizar en términos de su corriente umbral, I- ésima que indica el valor de la corriente en el que la emisión estimulada supera la emisión espontánea como se muestra por la curva LI en la Figura 2.
Los diodos láser están disponibles en una amplia variedad de formas. Si la capa activa es estrecha y puede admitir un solo modo óptico de funcionamiento, lo que da como resultado un haz muy enfocado, entonces dichos diodos láser se denominan diodos láser monomodo. Por otro lado, los diodos láser multimodo tienen una región activa más amplia que admite múltiples modos ópticos laterales y, por lo tanto, tienen una alta potencia de salida.
Sin embargo, es posible obtener una potencia de salida mayor que la de un diodo láser monomodo sin comprometer su confinamiento a un rango espectral estrecho mediante el uso de diodos láser de amplificador de potencia del oscilador maestro (MOPA), ya que utilizan un amplificador de potencia integrado para aumentar la potencia de salida sin afectar la salida espectral estrecha producida por la sección del oscilador . Además, los diodos láser pueden ser emisores de bordes / emisores de superficie dependiendo de si la luz láser se emite en la dirección paralela o perpendicular al material.
Aparte de estos, también existen muchas otras variaciones de diodos láser como diodos láser emisores de superficie de cavidad vertical (diodos VCSEL), diodos láser de alta potencia, diodos láser apilados, láseres de retroalimentación distribuida (DFB) o láseres reflectores Bragg distribuidos, láseres de diodo de cavidad externa , Diodos láser de área amplia, láseres de guía de ondas ópticos acoplados en placa (SCOWL), etc.
Aplicaciones del diodo láser
Las aplicaciones de los diodos láser incluyen:
- Reproductores de CD y DVD
- Escáneres de códigos de barras
- Transmisión de televisión por cable y de alta definición (HD)
- Aplicaciones médicas que incluyen instrumentos quirúrgicos y para curar la retina y el cerebro.
- Sistema de deteccion de intrusos
- Aplicaciones de control remoto
- Aplicaciones industriales que incluyen soldadura, corte de precisión de metales, tratamiento térmico, revestimiento, etc.
- Comunicación de fibra óptica (utilizando varios tipos de cables de fibra óptica )
- Comunicación de alta velocidad y larga distancia
- Detección espectroscópica
- Telémetros
- Punteros laser
- Impresión
- Circuitos integrados
