Un diodo láser (LD), un diodo láser de inyección (ILD) o un diodo láser es un dispositivo semiconductor similar a un diodo emisor de luz que se crea en la unión del diodo láser. [1] Los diodos láser son los tipos más comunes de productos láser, con una amplia gama de usos, que incluyen comunicación por fibra óptica, lectores de códigos de barras, punteros láser, lectura de CD/DVD/Blu-ray/grabación de rayos, impresión láser, iluminación y luz láser. haz.
Un diodo láser es un diodo LED eléctrico. La región activa del diodo láser es una región intrínseca y los vectores (electrones y huecos) son bombeados a la región por N y P. Mientras que la búsqueda del diodo láser LED es inicialmente PN simple, todos los láseres modernos utilizan una heteroestructura de doble acción, donde los vectores y los fotones se limitan para maximizar sus posibilidades de recombinación y generación de luz.
A diferencia de un diodo ordinario, el objetivo de un diodo láser es recombinar todos los portadores en la región I y producir luz. Por tanto, los diodos láser se producen utilizando semiconductores de banda directa. La estructura del diodo epitaxial láser se cultiva utilizando una de las técnicas de crecimiento de cristales, generalmente a partir de un sustrato dopado con N y aumentando la capa dopada activa, seguido de una capa de revestimiento de contacto de tapón dopante.
La capa activa más gruesa está formada por pozos cuánticos, que ofrecen un umbral más bajo y una mayor eficiencia.
Los diodos láser forman un subconjunto de la clasificación más amplia de los diodos de unión pn de los semiconductores. La potencia de transmisión antes del diodo láser hace que dos especies portadoras (huecos y electrones) sean «inyectadas» en lados opuestos de la región de vaciado de la unión p-n.
Los huecos son inyectados por la tapa P y los electrones en el semiconductor dopado n. (Se forma una región de vaciado, sin portadores de carga, como resultado de la diferencia de potencial eléctrico entre los semiconductores de tipo n y p, independientemente de dónde esté en contacto físico). Debido al uso de la mayor parte de la carga de inyección de diodo, esta clase de láseres a veces se denomina «inyección láser» o «inyección de diodo láser» (ILD). Dado que los láseres de diodo son dispositivos semiconductores, también pueden clasificarse como láseres semiconductores. O el diseño distingue los láseres de diodo de los láseres de estado sólido.
Otro método para alimentar láseres de diodo es el uso de bombas ópticas. La lámpara semiconductora óptica bombea utilizando un chip semiconductor III-V como medio de ganancia y otro láser (a menudo otro diodo láser) como fuente de la bomba. OPSL ofrece numerosas ventajas sobre ILD, en particular con respecto a la selección de longitud de onda y la interferencia de las estructuras internas de los electrodos.
Cuando un electrón y un hueco están presentes en la misma región, pueden recombinarse o «aniquilarse» produciendo una emisión espontánea – es decir, el electrón puede volver a ocupar el estado energético del hueco, emite un fotón con una energía igual a la diferencia entre el estado original del electrón y el del hueco. (En un diodo de unión semiconductor convencional, la energía liberada por la recombinación de electrones y huecos se elimina en forma de fonones, es decir, la vibración del depósito, en lugar de fotones).
La emisión espontánea bajo lixiviación produce propiedades similares a las de los LED. La emisión espontánea es necesaria para iniciar las oscilaciones del láser, pero es una de las muchas fuentes de ineficiencia una vez que el láser oscila.
La diferencia entre un semiconductor de fotón láser y un semiconductor de diodo emisor de unión semiconductor (que no emite luz) es el tipo de semiconductor utilizado, la estructura física que da la posibilidad de emisión del átomo y los fotones. Estos semiconductores que emiten fotones son los llamados semiconductores de «banda prohibida directa». Las propiedades del silicio y el germanio, que son un único elemento semiconductor, son que la banda prohibida no se alinea correctamente para permitir la emisión de fotones, y no se consideran «directas».
Otros materiales, los llamados compuestos semiconductores, tienen estructuras cristalinas idénticas a las del silicio o el germanio, pero utilizan disposiciones alternativas de dos especies atómicas diferentes al tipo ajedrezado para romper la simetría. La transición entre los materiales en el modelo alternativo crea la propiedad crítica «banda prohibida directa».
El arseniuro de fosfuro de galio, el antimonuro de galio y el nitruro de galio son ejemplos de materiales semiconductores compuestos que se pueden utilizar para crear diodos emisores de luz.
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