Um diodo laser tem a função de emitir luz coerente por meio da emissão estimulada de fótons. Ele opera de forma semelhante a um diodo normal, mas com propriedades adicionais que lhe permitem produzir um feixe de luz estreito e intenso. Os diodos laser convertem corrente elétrica em luz, passando a corrente através de um material semicondutor, normalmente arsenieto de gálio (GaAs) ou arsenieto de índio e gálio (InGaAs), que está alojado dentro de uma estrutura que suporta feedback óptico para emissão estimulada. Esta emissão de luz coerente torna os diodos laser úteis em diversas aplicações onde são necessários feixes de luz precisos e focados.
A função de um diodo regular, como um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo semicondutor, é permitir que a corrente flua em uma direção enquanto a bloqueia na direção oposta. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), um diodo conduz eletricidade, emitindo luz no caso de um LED ou permitindo o fluxo de corrente em outros tipos de diodos. Esta propriedade torna os diodos componentes essenciais em eletrônica para retificação, modulação de sinal, comutação e regulação de tensão.
Os diodos laser encontram inúmeras aplicações em diferentes campos devido à sua capacidade única de emitir luz intensa e coerente. As aplicações comuns incluem comunicação óptica (fibra óptica), impressão a laser, leitores de código de barras, ponteiros laser, procedimentos médicos e cirúrgicos (lasers para corte ou coagulação), sensores laser para medição de distância (LiDAR), dispositivos de armazenamento óptico (CDs, DVDs) e pesquisa científica (espectroscopia e microscopia). Seu tamanho compacto, eficiência e capacidade de emitir luz em comprimentos de onda específicos tornam os diodos laser indispensáveis na tecnologia moderna.
A ação de um diodo laser envolve a emissão de luz coerente por meio de emissão estimulada. Quando a corrente passa pela junção do diodo, elétrons e lacunas se recombinam, liberando fótons. Esses fótons então estimulam outros elétrons excitados a emitir mais fótons em fase com os iniciais, resultando em uma cascata de emissão de luz que é coerente (em fase e alinhada direcionalmente). Este processo gera um feixe de luz altamente concentrado e focado, distinguindo os diodos laser de outras fontes de luz, como os LEDs, que emitem luz incoerente em um espectro mais amplo.
O uso de um diodo laser envolve manuseio cuidadoso e integração em um circuito ou sistema projetado para controlar sua operação e focar a luz emitida. Os diodos laser requerem circuitos limitadores de corrente apropriados para evitar danos causados por corrente excessiva. Eles normalmente são alojados em pacotes que incluem óptica para colimação ou foco do feixe emitido. Dependendo da aplicação, os diodos laser podem exigir óptica adicional, dissipadores de calor e circuitos de controle para garantir uma operação confiável e alcançar as características de feixe desejadas (como divergência de feixe e comprimento de onda). Precauções de segurança adequadas são essenciais ao usar diodos laser para evitar a exposição acidental à luz laser intensa, que pode ser perigosa para os olhos e a pele.