Diodos láser son los semiconductor que generan un rayo de luz coherente de gran intensidad. Fueron desarrollados por Robert N. Hall a principios de los años 60 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 que lo impacta en todos los aspectos, es decir, la fase, la frecuencia, polarización y la dirección del viaje. Este fenómeno se conoce como emisión estimulada y constituye la base del trabajo para Láseres (Amplificación de la luz por emisión estimulada de radiaciones). Además, si este evento ocurre en caso de una unión p-nentonces el diodo se denomina Diodo láser. Los Diodos Láser suelen estar hechos de tres capas (a veces incluso dos) en las que materiales como el Arseniuro de Galio (GaAs) se dopan con aluminio o silicio o selenio para producir capas p y n, mientras que la capa central, sin dopar, activa es de naturaleza intrínseca (Figura 1).
Cuando se aplica un gran sesgo hacia adelante para tal disposición, se actual fluye a través de la unión debido a la cual los electrones ganarán más energía en comparación con los agujeros. Esta energía extra se libera en forma de fotones cuando los electrones se combinan con los agujeros (durante el proceso de recombinación). Todos estos fotones oscilan con una frecuencia particular y rebotan de un lado a otro entre las paredes reflectantes de la capa activa. Durante este proceso, algunos de ellos colisionan con los otros átomos para producir más cantidad de fotones. Este proceso continúa y por lo tanto habrá un aumento en el número de electrones excitados en comparación con los que están en estado no excitado. Este fenómeno se denomina inversión de población y en este instante se emitirá un haz de luz constante y muy coherente desde la capa central, en dirección paralela a ella, a través de la superficie parcialmente reflectante como se muestra en la figura 1.
Además, cabe señalar que para obtener la luz láser, las superficies finales del material semiconductor deben ser paralelas entre sí y deben cortarse y pulirse cuidadosamente.
Entre ellas, una debe ser de naturaleza totalmente reflectante mientras que la otra 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 se encuentra en el espectro visible o en el espectro IR. Esta longitud de onda decide el tamaño del punto que el láser La luz puede ser confinada a, por ejemplo, más corta la longitud de onda más pequeña será el tamaño del punto. Diodos láser son de tamaño compacto y usan poca energía y por lo tanto se prefieren a los láseres cuando la cuestión es el espacio y el consumo de energía. Además, los diodos láser pueden caracterizarse en términos de su corriente umbral, Ith que indica el valor de actual en la que la emisión estimulada supera la emisión espontánea como se muestra en la curva L-I de la figura 2.
Diodos láser están disponibles en una amplia variedad de formas. Si la capa activa es estrecha y si sólo puede soportar un único modo óptico de funcionamiento, lo que da como resultado un rayo altamente enfocado, entonces tales diodos láser se denominan Diodos Láser de Modo Único. Por otra parte, los Diodos Láser de Modo Múltiple tienen una región activa más amplia que soporta 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 modo único diodo láser sin comprometer su confinamiento a un rango espectral estrecho mediante el uso de Diodos Láser 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 el oscilador sección. Además, los diodos láser pueden ser emisores de borde/superficie dependiendo de si el láser La luz se emite en la dirección paralela o perpendicular al material. Aparte de éstos, también existen muchas otras variaciones de diodos láser como los 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 de reflector Bragg distribuidos, láseres de diodo de cavidad externa, diodos láser de área amplia, láseres de guía de ondas ópticas acopladas a placas (SCOWL), etc.
Aplicaciones del diodo láser
- Reproductores de CD y DVD
- Escáneres de código de barras
- Transmisión de TV por cable y de alta definición (HD)
- Aplicaciones médicas, incluyendo instrumentos quirúrgicos y para curar la retina y el cerebro.
- Sistemas de detección de intrusos
- Aplicaciones de control remoto
- Aplicaciones industriales como la soldadura, el corte de precisión de metales, el tratamiento térmico, el revestimiento, etc.
- Comunicación por fibra óptica
- Alta velocidad, comunicación a larga distancia
- La detección espectroscópica
- Los buscadores de rangos
- Punteros láser
- Impresión
- Circuitos integrados
