Un diodo laser ha la funzione di emettere luce coerente attraverso l’emissione stimolata di fotoni. Funziona in modo simile a un normale diodo ma con proprietà aggiuntive che gli consentono di produrre un fascio di luce stretto e intenso. I diodi laser convertono la corrente elettrica in luce facendola passare attraverso un materiale semiconduttore, tipicamente arseniuro di gallio (GaAs) o arseniuro di gallio indio (InGaAs), che è alloggiato all’interno di una struttura che supporta il feedback ottico per l’emissione stimolata. Questa emissione di luce coerente rende i diodi laser utili in varie applicazioni dove sono richiesti fasci di luce precisi e focalizzati.
La funzione di un diodo normale, come un diodo emettitore di luce (LED) o un diodo a semiconduttore, è quella di consentire alla corrente di fluire in una direzione bloccandola nella direzione opposta. Quando polarizzato direttamente (tensione positiva applicata all’anodo rispetto al catodo), un diodo conduce elettricità, emettendo luce nel caso di un LED o consentendo il flusso di corrente in altri tipi di diodi. Questa proprietà rende i diodi componenti essenziali nell’elettronica per la rettifica, la modulazione del segnale, la commutazione e la regolazione della tensione.
I diodi laser trovano numerose applicazioni in diversi campi grazie alla loro capacità unica di emettere luce intensa e coerente. Le applicazioni comuni includono comunicazione ottica (fibra ottica), stampa laser, scanner di codici a barre, puntatori laser, procedure mediche e chirurgiche (laser per taglio o coagulazione), sensori laser per la misurazione della distanza (LiDAR), dispositivi di archiviazione ottici (CD, DVD) e ricerca scientifica (spettroscopia e microscopia). Le loro dimensioni compatte, efficienza e capacità di emettere luce in lunghezze d’onda specifiche rendono i diodi laser indispensabili nella tecnologia moderna.
L’azione di un diodo laser prevede l’emissione di luce coerente tramite emissione stimolata. Quando la corrente passa attraverso la giunzione del diodo, gli elettroni e le lacune si ricombinano, rilasciando fotoni. Questi fotoni stimolano poi altri elettroni eccitati ad emettere più fotoni in fase con quelli iniziali, determinando una cascata di emissione luminosa coerente (in fase e allineata direzionalmente). Questo processo genera un fascio di luce altamente concentrato e focalizzato, distinguendo i diodi laser da altre sorgenti luminose come i LED, che emettono luce incoerente su uno spettro più ampio.
L’uso di un diodo laser implica un’attenta gestione e integrazione in un circuito o sistema progettato per controllarne il funzionamento e focalizzare la luce emessa. I diodi laser richiedono circuiti di limitazione della corrente adeguati per evitare danni dovuti a corrente eccessiva. Sono tipicamente alloggiati in pacchetti che includono ottiche per collimare o focalizzare il raggio emesso. A seconda dell’applicazione, i diodi laser possono richiedere ottiche aggiuntive, dissipatori di calore e circuiti di controllo per garantire un funzionamento affidabile e ottenere le caratteristiche del raggio desiderate (come divergenza del raggio e lunghezza d’onda). Sono essenziali adeguate precauzioni di sicurezza quando si utilizzano diodi laser per evitare l’esposizione accidentale alla luce laser intensa, che può essere pericolosa per gli occhi e la pelle.