Um diodo laser (LD), um diodo laser de injeção (ILD) ou um diodo laser é um dispositivo semicondutor semelhante a um diodo emissor de luz que é criado na junção do diodo laser. [1] diodos laser são os tipos mais comuns de produtos a laser, com uma ampla gama de usos, incluindo comunicação de fibra óptica, leitores de código de barras, ponteiros laser, CD / DVD / Blu-leitura / gravação de raios, impressão a laser, iluminação a laser e luz feixe.
Um diodo laser é um diodo LED elétrico. A região ativa do diodo laser é a região intrínseca e os vetores (elétrons e buracos) são bombeados para a região por N e P. Embora a pesquisa do diodo laser LED seja inicialmente PN simples, todos os lasers modernos usam heteroestrutura de dupla atuação, onde os vetores e os fótons são limitados para maximizar suas chances de recombinação e geração de luz.
Ao contrário de um diodo comum, o objetivo de um diodo laser é recombinar todas as portadoras na região I e produzir luz. Portanto, os diodos laser são produzidos usando semicondutores de banda direta. A estrutura do diodo epitaxial do laser é cultivada usando uma das técnicas de crescimento de cristal, geralmente a partir de um substrato dopado com N e aumentando a camada dopada ativa, seguida por uma camada de revestimento de contato com tampão dopante.
A camada ativa mais espessa consiste em poços quânticos, que oferecem um limiar mais baixo e maior eficiência.
Os diodos laser formam um subconjunto da classificação mais ampla dos diodos de junção pn de semicondutores. A potência de transmissão antes do diodo laser faz com que duas espécies de transportadores – buracos e elétrons – sejam “injetadas” em lados opostos da região de esvaziamento da junção p-n.
Os buracos são injetados pela tampa P e elétrons no semicondutor dopado n. (Uma região de esvaziamento, sem portadores de carga, é formada como resultado da diferença de potencial elétrico entre os semicondutores do tipo n e p, independentemente de onde esteja em contato físico). Devido ao uso da maior parte da carga de injeção de diodo, esta classe de lasers é às vezes chamada de “injeção de laser” ou “injeção de diodo laser” (ILD). Como os lasers de diodo são dispositivos semicondutores, eles também podem ser classificados como lasers semicondutores. Ou o design distingue os lasers de diodo dos lasers de estado sólido.
Outro método para alimentar lasers de diodo é o uso de bombas ópticas. A bomba da lâmpada semicondutora óptica usa um chip semicondutor III-V como meio de ganho e outro laser (geralmente outro diodo laser) como fonte da bomba. O OPSL oferece inúmeras vantagens sobre o ILD, em particular no que diz respeito à seleção do comprimento de onda e à interferência das estruturas internas dos eletrodos.
Quando um elétron e uma lacuna estão presentes na mesma região, eles podem se recombinar ou “aniquilar” produzindo uma emissão espontânea – ou seja, o elétron pode reocupar o estado de energia da lacuna, emite um fóton com energia igual ao diferença entre o estado original do elétron e do buraco. (Em um diodo de junção semicondutor convencional, a energia liberada pela recombinação de elétrons e buracos é removida como fônons, ou seja, a vibração do reservatório, em vez de fótons).
A emissão espontânea sob lixiviação produz propriedades semelhantes às dos LEDs. A emissão espontânea é necessária para iniciar as oscilações do laser, mas é uma das muitas fontes de ineficiência quando o laser oscila.
A diferença entre o laser semicondutor de fóton e o semicondutor de diodo emissor de junção semicondutor (não emissor de luz) é o tipo de semicondutor utilizado, a estrutura física que dá a possibilidade de emissão do átomo e dos fótons. Esses semicondutores emissores de fótons são os chamados semicondutores de “bandgap direto”. As propriedades do silício e do germânio, que são um único elemento semicondutor, não se alinham adequadamente no bandgap para permitir a emissão de fótons, e não são consideradas “diretas”.
Outros materiais, os chamados compostos semicondutores, têm estruturas cristalinas idênticas às do silício ou do germânio, mas usam arranjos alternativos de duas espécies atômicas diferentes do tipo xadrez para quebrar a simetria. A transição entre os materiais no modelo alternativo cria a propriedade crítica “bandgap direto”.
Arsenieto de fosfeto de gálio, antimoneto de gálio e nitreto de gálio são exemplos de materiais semicondutores compostos que podem ser usados para criar diodos emissores de luz.
