Diodo láser
Un diodo láser ( LD , también diodo láser de inyección o ILD , o láser de diodo ) es un dispositivo semiconductor similar a un diodo emisor de luz en el que un diodo bombeado directamente con corriente eléctrica puede crear condiciones de emisión de láser en la unión del diodo . [1] : 3
Impulsada por el voltaje, la transición p-n dopada permite la recombinación de un electrón con un hueco . Debido a la caída del electrón de un nivel de energía más alto a uno más bajo, se genera radiación en forma de fotón emitido. Esta es la emisión espontánea. La emisión estimulada se puede producir cuando el proceso continúa y genera más luz con la misma fase, coherencia y longitud de onda.
La elección del material semiconductor determina la longitud de onda del haz emitido, que en los diodos láser actuales van desde el espectro infrarrojo hasta el ultravioleta. Los diodos láser son el tipo más común de láseres producidos, con una amplia gama de usos que incluyen comunicaciones de fibra óptica , lectores de códigos de barras , punteros láser , lectura/grabación de discos CD / DVD / Blu-ray , impresión láser , escaneo láser e iluminación de haz de luz . . Con el uso de un fósforo como el que se encuentra en los LED blancos , los diodos láser se pueden usar para iluminación general.
Un diodo láser es eléctricamente un diodo PIN . La región activa del diodo láser está en la región intrínseca (I), y los portadores (electrones y huecos) se bombean hacia esa región desde las regiones N y P respectivamente. Si bien la investigación inicial del láser de diodo se llevó a cabo en diodos P-N simples, todos los láseres modernos utilizan la implementación de doble heteroestructura, donde los portadores y los fotones están confinados para maximizar sus posibilidades de recombinación y generación de luz. A diferencia de un diodo normal, el objetivo de un diodo láser es recombinar todos los portadores en la región I y producir luz. Por lo tanto, los diodos láser se fabrican utilizando semiconductores de banda prohibida directa . La estructura epitaxial del diodo láser se cultiva utilizando uno de los crecimientos de cristaltécnicas, generalmente a partir de un sustrato dopado con N , y creciendo la capa activa dopada con I, seguida por el revestimiento dopado con P y una capa de contacto. La capa activa consiste con mayor frecuencia en pozos cuánticos , que proporcionan un umbral de corriente más bajo y una mayor eficiencia. [1] [ página necesaria ]
Los diodos láser forman un subconjunto de la clasificación más amplia de diodos de unión p - n semiconductores. La polarización eléctrica directa a través del diodo láser hace que las dos especies de portadores de carga ( huecos y electrones ) se "inyecten" desde lados opuestos de la unión p - n en la región de agotamiento. Se inyectan huecos desde el semiconductor dopado con p y electrones desde el semiconductor dopado con n . (Se forma una región de agotamiento , desprovista de portadores de carga, como resultado de la diferencia de potencial eléctrico entre n - y p-tipo semiconductores dondequiera que estén en contacto físico.) Debido al uso de inyección de carga para alimentar la mayoría de los láseres de diodo, esta clase de láseres a veces se denomina "láseres de inyección" o "diodo láser de inyección" (ILD). Dado que los láseres de diodo son dispositivos semiconductores, también pueden clasificarse como láseres semiconductores. Cualquiera de las designaciones distingue a los láseres de diodo de los láseres de estado sólido .
Otro método para alimentar algunos láseres de diodo es el uso de bombeo óptico . Los láseres semiconductores bombeados ópticamente (OPSL) utilizan un chip semiconductor III-V como medio de ganancia y otro láser (a menudo otro láser de diodo) como fuente de bombeo. OPSL ofrece varias ventajas sobre los ILD, particularmente en la selección de longitud de onda y la falta de interferencia de las estructuras de electrodos internos. [2] [3] Otra ventaja de los OPSL es la invariabilidad de los parámetros del haz (divergencia, forma y orientación) ya que la potencia de la bomba (y, por lo tanto, la potencia de salida) varía, incluso en una relación de potencia de salida de 10:1. [4]
