Un diodo láser es dispositivo semiconductor similar a los diodos led pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos






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Laser de Diodos

Un diodo láser es dispositivo semiconductor similar a los diodos LED pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.

Laser de Semiconductor

Cuando se une un semiconductor tipo p con un tipo n obtenemos una unión p-n. Esta unión conduce la electricidad en una dirección (hacia adelante), este aumento direccional de la conductividad es un mecanismo común en todos los diodos y transistores, y es la base del proceso laser que tiene lugar entre las bandas de energía de la unión.

Cuando se aplica un voltaje a través de la unión p-n esto produce voltaje positivo o hacia adelante (significa que el polo negativo del voltaje es aplicado a la cara n de la unión , y el polo positivo a la cara p)



Bandas cuando se le aplica un voltaje positivo

El voltaje hacia adelante o positivo crea portadores extra en la unión, reduciendo la barrera de potencial , y origina la inyección de portadores de carga, a través de la unión, al otro lado.

Cuando un electrón de la banda de conducción en el lado n es inyectado a través de la unión a un agujero vacío en la banda de valencia del lado p , tiene lugar un proceso de recombinación (electrón + agujero ) , y se libera energía.

En los diodos láser , nuestro interés se concentra en los casos específicos en que la energía es liberada en forma de radiación láser. Se produce un fuerte aumento de la conductividad cuando el voltaje positivo es aproximadamente igual a la brecha de energía del semiconductor.

Como se construye un diodo laser

Las capas de los materiales semiconductores están dispuestas de modo que se crea una región activa en la unión  p-n, y en la que aparecen fotones como consecuencia del proceso de recombinación. Una capa metálica superpuesta a las caras superior e inferior permite aplicar un voltaje externo al láser (ver figura). Las caras del semiconductor cristalino están cortadas de forma que se comportan como espejos de la cavidad óptica resonante.



Estructura básica de un laser de diodo

Un factor importante en la construcción de un diodo láser es el confinamiento de la luz dentro del área activa. Dicho confinamiento se acompaña por agregado de distintos materiales cerca de la zona activa. Es asi que los diodos se clasifiquen en:

  • Láser de unión homogénea: Todo el láser está constituido por un mismo material, normalmente  GaAs - Arseniuro de Galio. En este tipo de estructura simple, los fotones emitidos no están confinados en direcciones perpendiculares al eje del láser, con lo que su eficiencia es muy baja.

  • Estructura heterogénea simple: En un lado de la capa activa existe otro material con una brecha de energía diferente. Esta diversidad de brechas de energía motiva un cambio en el índice de refracción de los materiales, de modo que se pueden construir estructuras en guía de ondas que confinan a los fotones en un área determinada . Normalmente, la segunda capa es de un material similar al de la primera, solo que con un índice de refracción menor.

  • Estructura heterogénea doble: Un material distinto se coloca a ambos lados de la capa activa, con un índice de refracción menor (mayor brecha de energía). Este tipo de estructuras confinan la luz dentro de la capa activa, por lo que son más eficientes .

Esquema de un diodo laser



Hoy en dia el laser de diodo tiene muchas aplicaciones y sus usos más frecuentes son en: fibra óptica, discos compactos (música), impresoras de láser, dispositivos teledirigidos, etc.

Los diodos láser se diferencian de los láseres convencionales, tales como el helio- neón (He-Ne), rubí, y tipos de gas por las siguientes características:

  • Tamaño y peso: Un diodo típico del láser mide menos de un milímetro y pesa una fracción de un gramo, haciéndolo ideal para el uso en el equipo electrónico portable.

  • Requisitos de energía: La mayoría de los diodos de láser requieren solamente algunos mili vatios de energía en 3 a 12 voltios de C.C. y varios miliamperios. Por lo tanto, pueden funcionar con pequeñas fuentes de energía de batería.

  • Duración: Tienen una vida útil muy larga (estimadas en más de 100 años de operación continuada). 

  • Económicos: Porque se pueden construir de forma masiva.



Diodos Laser

Electromagnetismo y estado sólido II

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