Un diodo láser funciona según el principio de emisión estimulada de fotones. Consiste en un material semiconductor intercalado entre dos capas que crean una unión p-n. Cuando se aplica un voltaje de polarización directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan dentro del material semiconductor. Este proceso libera energía en forma de fotones. En el caso de los diodos láser, se estimula esta emisión de fotones para que se produzca de forma coherente y direccional, lo que conduce a la producción de luz láser. Los fotones emitidos rebotan hacia adelante y hacia atrás entre las facetas reflectantes de la cavidad del diodo, amplificándose mediante emisión estimulada hasta que un rayo láser coherente emerge a través de una de las facetas.
La acción de un diodo láser consiste en convertir la energía eléctrica en energía luminosa mediante el proceso de emisión estimulada. Cuando los electrones y los huecos se recombinan en el material semiconductor del diodo bajo polarización directa, liberan fotones. Estos fotones luego estimulan a otros electrones excitados para que emitan fotones adicionales con la misma longitud de onda y fase. Este proceso crea un efecto en cascada que amplifica la emisión de luz y conduce a la generación de un rayo láser coherente con características específicas determinadas por el diseño y los materiales del diodo.
Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite que la corriente fluya en una dirección mientras la bloquea en la dirección opuesta. Consiste en una unión p-n donde los electrones y los huecos pueden fluir bajo polarización directa (cuando el ánodo es positivo en relación con el cátodo) pero se bloquean bajo polarización inversa. En la polarización directa, los electrones del material tipo n y los huecos del material tipo p se mueven a través de la unión, creando un camino conductor para la corriente eléctrica. En polarización inversa, la región de agotamiento se amplía, impidiendo un flujo de corriente significativo debido a la ausencia de portadores de carga libres.
Un láser bombeado por diodos (DPL) funciona mediante el uso de diodos láser para bombear o excitar un medio de ganancia, generalmente un cristal o vidrio de estado sólido dopado con iones de tierras raras. Los diodos láser emiten luz intensa en una longitud de onda que coincide con la banda de absorción del medio de ganancia. Cuando el medio de ganancia absorbe esta luz, se excita y produce inversión de población, una condición en la que hay más átomos en estados de mayor energía que en estados de menor energía. Luego se produce una emisión estimulada dentro del medio de ganancia, lo que da como resultado la emisión de luz láser coherente. Los láseres bombeados por diodos son conocidos por su eficiencia, tamaño compacto y confiabilidad en comparación con los láseres tradicionales bombeados por gas o lámpara.
De hecho, los diodos láser se consideran láseres reales. Operan según el mismo principio fundamental de emisión estimulada que otros tipos de láseres, como los láseres de gas o los láseres de estado sólido. Los diodos láser emiten luz coherente a través de una emisión estimulada dentro de un material semiconductor, normalmente utilizando una unión p-n para crear una inversión de población y luego estimulando la emisión de fotones. Si bien pueden diferir en construcción y aplicación de otros tipos de láseres, los diodos láser producen luz coherente y direccional que cumple con la definición técnica de láser: un dispositivo que emite luz a través de un proceso de amplificación óptica basado en emisión estimulada.