El diodo de luz láser es fundamentalmente diferente de la presencia habitual de un diodo emisor de luz incorporado en el resonador, lo que permite la radiación inducida de alto grado de coherencia (coherencia entre las fases de las oscilaciones ópticas).
En un láser semiconductor, la radiación es causada por recombinación forzada. Esto permite controlar la radiación por medio de ondas electromagnéticas y generar un flujo de luz coherente.
Veamos: ¿cómo funciona?
Imagine una unión pn plana, desplazada en la dirección hacia adelante (Figura 1).En este caso, la inyección de agujeros en la región n y viceversa - electrones en la región p.Durante esta transición en la región límite (activa), puede ocurrir una recombinación, que estará acompañada por la emisión de un cuanto.Tal radiación se llama espontánea.Sobre la base de la radiación espontánea, funcionan los diodos ordinarios que emiten luz.Si el electrón y el orificio se ubican en un rango cercano en la zona activa y a través de esta región pasará una cantidad de luz de cierta frecuencia (resonancia), entonces la recombinación ocurrirá obligatoriamente.En este caso, se asigna un cuanto más de luz, con los mismos parámetros que el cuanto, causando la recombinación.Para aumentar la recombinación forzada de los extremos del cristal semiconductor en paralelo y pulido (en la Figura 1, están etiquetados como un "límite ópticamente igual").Así, se crea el llamado resonador óptico.Los cuantos, que se reflejan repetidamente desde las superficies pulidas, vuelan a lo largo de la transición, provocando los procesos de recombinación forzada.Al final, salen en dirección estrictamente perpendicular a las caras ópticamente iguales.Cuando el número de cuantos apareciera como resultado de dicha estimulación superará significativamente el número aparecido espontáneamente, comenzará la generación de láser.
Figura 1
La intensidad de la radiación depende de la intensidad de la corriente que fluye a través de la unión pn.A bajas corrientes, el láser funciona como un LED ordinario ineficiente porque solo se produce radiación espontánea.Cuando la corriente supera un cierto valor límite, la radiación se fuerza y su potencia aumenta considerablemente.Este método de estimulación de la radiación láser a menudo se denomina bombeo con corriente eléctrica.También hay un método de bombeo óptico cuando los átomos semiconductores son rotos por cuantos de un emisor poderoso (no necesariamente coherente).
Basado en el cristal del semiconductor, la luz coherente, debido a la difracción, se disipa en todos los lados.Por lo tanto, para la formación de un haz de haz estrecho, es necesario aplicar lentes colectoras.
El rango de longitudes de onda en las que la creación de un láser semiconductor puede cubrir la mayor parte del espectro visible, así como la región cercana y media del rango infrarrojo.
Por supuesto, el LED láser ha sufrido muchos cambios y mejoras en su diseño hasta la fecha, ya es una estructura más compleja, en lugar de una simple unión pn, pero el principio básico de su trabajo sigue siendo el descrito anteriormente.
Los principales materiales utilizados enLa producción de diodos láser es GaAs de arseniuro de galio, AlGaAs de arseniuro de galio y aluminio, fosfato GaP de galio, nitrato de GaN GaN, nitruro de galio indio InGaN y otros.
Figura 2
Los diodos láser o los láseres semiconductores se usan ampliamente en una amplia variedad de campos.Se utilizan en sistemas de comunicación de fibra óptica, en lectores de códigos de barras.En varios dispositivos domésticos: ratones de computadora, reproductores de CD, proyectores, pozo, y por supuesto, en puntero láser.
Los LED de alta potencia láser se utilizan para bombear láseres de estado sólido, lo que permite una eficiencia muy alta.
Otra aplicación es la espectroscopia láser, donde el uso de láseres permitió utilizar métodos fundamentalmente nuevos para estudiar sustancias.Los láseres son insustituibles en la investigación científica, se implementan activamente en la medicina, tanto con fines diagnósticos como terapéuticos.
