Een laserdiode heeft de functie van het uitzenden van coherent licht door gestimuleerde emissie van fotonen. Het werkt op dezelfde manier als een gewone diode, maar met extra eigenschappen waardoor het een smalle, intense lichtbundel kan produceren. Laserdiodes zetten elektrische stroom om in licht door stroom door een halfgeleidermateriaal te laten gaan, meestal galliumarsenide (GaAs) of indiumgalliumarsenide (InGaAs), dat is gehuisvest in een structuur die optische feedback ondersteunt voor gestimuleerde emissie. Deze coherente lichtemissie maakt laserdiodes nuttig in verschillende toepassingen waarbij nauwkeurige en gerichte lichtstralen vereist zijn.
De functie van een gewone diode, zoals een lichtemitterende diode (LED) of een halfgeleiderdiode, is om stroom in de ene richting te laten stromen en deze in de tegenovergestelde richting te blokkeren. Wanneer een diode in voorwaartse richting is voorgespannen (positieve spanning toegepast op de anode ten opzichte van de kathode), geleidt een diode elektriciteit, zendt licht uit in het geval van een LED of laat stroom vloeien in andere soorten diodes. Deze eigenschap maakt diodes tot essentiële componenten in de elektronica voor gelijkrichting, signaalmodulatie, schakelen en spanningsregeling.
Laserdiodes vinden talloze toepassingen in verschillende velden vanwege hun unieke vermogen om intens, coherent licht uit te zenden. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer optische communicatie (glasvezel), laserprinten, barcodescanners, laserpointers, medische en chirurgische procedures (lasers voor snijden of coaguleren), lasersensoren voor afstandsmeting (LiDAR), optische opslagapparaten (cd’s, dvd’s) en wetenschappelijk onderzoek (spectroscopie en microscopie). Hun compacte formaat, efficiëntie en vermogen om licht in specifieke golflengten uit te zenden, maken laserdiodes onmisbaar in de moderne technologie.
De werking van een laserdiode omvat de emissie van coherent licht door gestimuleerde emissie. Wanneer stroom door de diodeovergang gaat, combineren elektronen en gaten opnieuw, waardoor fotonen vrijkomen. Deze fotonen stimuleren vervolgens andere geëxciteerde elektronen om meer fotonen uit te zenden in fase met de oorspronkelijke elektronen, wat resulteert in een cascade van lichtemissie die coherent is (in fase en directioneel uitgelijnd). Dit proces genereert een zeer geconcentreerde en gerichte lichtbundel, waardoor laserdiodes zich onderscheiden van andere lichtbronnen zoals LED’s, die onsamenhangend licht uitstralen over een breder spectrum.
Het gebruik van een laserdiode impliceert een zorgvuldige behandeling en integratie in een circuit of systeem dat is ontworpen om de werking ervan te controleren en het uitgezonden licht te focusseren. Laserdiodes vereisen geschikte stroombegrenzende circuits om schade door overmatige stroom te voorkomen. Ze zijn doorgaans ondergebracht in pakketten die optica bevatten voor het collimeren of focusseren van de uitgezonden straal. Afhankelijk van de toepassing kunnen laserdiodes extra optica, koellichamen en besturingscircuits vereisen om een betrouwbare werking te garanderen en de gewenste straalkarakteristieken te bereiken (zoals straaldivergentie en golflengte). Bij het gebruik van laserdiodes zijn de juiste veiligheidsmaatregelen essentieel om onbedoelde blootstelling aan intens laserlicht te voorkomen, wat gevaarlijk kan zijn voor de ogen en de huid.