Une diode laser a pour fonction d’émettre une lumière cohérente par émission stimulée de photons. Son fonctionnement est similaire à celui d’une diode ordinaire, mais avec des propriétés supplémentaires qui lui permettent de produire un faisceau de lumière étroit et intense. Les diodes laser convertissent le courant électrique en lumière en faisant passer le courant à travers un matériau semi-conducteur, généralement de l’arséniure de gallium (GaAs) ou de l’arséniure de gallium et d’indium (InGaAs), qui est logé dans une structure prenant en charge la rétroaction optique pour l’émission stimulée. Cette émission de lumière cohérente rend les diodes laser utiles dans diverses applications où des faisceaux lumineux précis et focalisés sont nécessaires.
La fonction d’une diode ordinaire, telle qu’une diode électroluminescente (DEL) ou une diode semi-conductrice, est de permettre au courant de circuler dans un sens tout en le bloquant dans le sens opposé. Lorsqu’elle est polarisée en direct (tension positive appliquée à l’anode par rapport à la cathode), une diode conduit l’électricité, émettant de la lumière dans le cas d’une LED ou permettant la circulation du courant dans d’autres types de diodes. Cette propriété fait des diodes des composants essentiels en électronique pour le redressement, la modulation du signal, la commutation et la régulation de tension.
Les diodes laser trouvent de nombreuses applications dans différents domaines en raison de leur capacité unique à émettre une lumière intense et cohérente. Les applications courantes incluent la communication optique (fibre optique), l’impression laser, les lecteurs de codes-barres, les pointeurs laser, les procédures médicales et chirurgicales (lasers pour la découpe ou la coagulation), les capteurs laser pour la mesure de distance (LiDAR), les dispositifs de stockage optique (CD, DVD) et recherche scientifique (spectroscopie et microscopie). Leur taille compacte, leur efficacité et leur capacité à émettre de la lumière dans des longueurs d’onde spécifiques rendent les diodes laser indispensables dans la technologie moderne.
L’action d’une diode laser implique l’émission d’une lumière cohérente par émission stimulée. Lorsque le courant traverse la jonction de la diode, les électrons et les trous se recombinent, libérant des photons. Ces photons stimulent ensuite d’autres électrons excités pour qu’ils émettent plus de photons en phase avec les photons initiaux, ce qui entraîne une cascade d’émission de lumière cohérente (en phase et alignée directionnellement). Ce processus génère un faisceau de lumière hautement concentré et focalisé, distinguant les diodes laser des autres sources lumineuses comme les LED, qui émettent une lumière incohérente sur un spectre plus large.
L’utilisation d’une diode laser implique une manipulation minutieuse et une intégration dans un circuit ou un système conçu pour contrôler son fonctionnement et focaliser sa lumière émise. Les diodes laser nécessitent des circuits de limitation de courant appropriés pour éviter les dommages dus à un courant excessif. Ils sont généralement logés dans des boîtiers comprenant des optiques permettant de collimater ou de focaliser le faisceau émis. Selon l’application, les diodes laser peuvent nécessiter des optiques, des dissipateurs thermiques et des circuits de commande supplémentaires pour garantir un fonctionnement fiable et obtenir les caractéristiques de faisceau souhaitées (telles que la divergence et la longueur d’onde du faisceau). Des précautions de sécurité appropriées sont essentielles lors de l’utilisation de diodes laser pour éviter une exposition accidentelle à une lumière laser intense, qui peut être dangereuse pour les yeux et la peau.