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Teoría y operación de diodos láser

Teoría y operación de diodos láser

Los diodos láser y los diodos emisores de luz tienen varios elementos en común con respecto a su teoría de funcionamiento. Sin embargo, la teoría de funcionamiento del diodo láser incorpora más elementos, incorporando procesos adicionales para proporcionar la luz coherente que produce.

Si bien existen muchas formas diferentes de diodos láser, la base de la teoría de funcionamiento del diodo láser es muy similar: los preceptos básicos siguen siendo los mismos, aunque hay algunas diferencias menores en la forma en que se implementan.

Conceptos básicos de la teoría del diodo láser

Hay tres procesos principales en los semiconductores que están asociados con la luz:

  • Absorción de luz: La absorción se produce cuando la luz entra en un semiconductor y su energía se transfiere al semiconductor para generar electrones y huecos libres adicionales. Este efecto es ampliamente utilizado y permite que funcionen dispositivos como fotodetectores y células solares.
  • Emisión espontánea: El segundo efecto conocido como emisión espontánea se produce en los LED. La luz producida de esta manera es lo que se denomina incoherente. En otras palabras, la frecuencia y la fase son aleatorias, aunque la luz se sitúa en una parte determinada del espectro.
  • Emision estimulada: La emisión estimulada es diferente. Un fotón de luz que ingrese a la red de semiconductores golpeará un electrón y liberará energía en forma de otro fotón de luz. La forma en que esto ocurre libera este nuevo fotón de idéntica longitud de onda y fase. De esta forma se dice que la luz que se genera es coherente.

La clave para el funcionamiento del diodo láser se produce en la unión de las regiones de tipo pyn altamente dopadas. En una unión p-n normal, la corriente fluye a través de la unión p-n. Esta acción puede ocurrir porque los huecos de la región de tipo p y los electrones de la región de tipo n se combinan. Con una onda electromagnética (en este caso luz) al pasar a través de la unión del diodo de unión del diodo láser, se encuentra que se produce el proceso de fotoemisión. Aquí los fotones liberan más fotones de luz que se producen cuando chocan contra electrones durante la recombinación de huecos y se produce electrones.

Naturalmente, hay cierta absorción de luz, lo que resulta en la generación de huecos y electrones, pero hay una ganancia general de nivel.

La estructura del diodo láser crea una cavidad óptica en la que los fotones de luz tienen múltiples reflejos. Cuando se generan los fotones, solo un pequeño número puede salir de la cavidad. De esta manera, cuando un fotón golpea un electrón y permite que se genere otro fotón, el proceso se repite y la densidad del fotón o el nivel de luz comienza a acumularse. Es en el diseño de mejores cavidades ópticas donde se está llevando a cabo gran parte del trabajo actual sobre láseres. Asegurarse de que la luz se refleje correctamente es la clave para el funcionamiento del dispositivo.

Ver el vídeo: DEPILACIÓN: LÁSER DE DIODO. MARTA IBRAHIM (Octubre 2020).