definição: LASER é um acrônimo de amplificação de luz por Emissão Estimulada de radiação. Um diodo laser emite radiação de um único comprimento de onda ou, às vezes, uma faixa estreita de comprimento de onda espaçado.

emite luz devido à emissão estimulada, neste Quando um átomo semicondutor de ataque de fótons incidente, os elétrons em nível de energia mais alto recombinam com buraco de nível de energia mais baixo. Devido a isso, dois fótons são emitidos um fóton incidente e outro é emitido devido à recombinação de elétrons e buracos.

os LEDs também funcionam com o mesmo princípio, mas a principal diferença é a arquitetura interna. Um diodo laser é formado a partir de canais estreitos e atua como um guia de ondas para a luz. Mas os LEDs são compostos de canais largos.

devido à sua estrutura, o diodo Laser emite luz monocromática coerente & (cor única). A luz emitida pelo diodo Laser consiste no único comprimento de onda quando os diodos emissores de luz emitirem a luz que consiste em uma faixa larga dos comprimentos de onda. Assim, a luz emitida pelo LED é incoerente.

Construção De Diodo Laser

o diodo Laser é composto por duas camadas de semicondutores, ou seja, Tipo P e tipo n. As camadas de semicondutores são compostas de GaAs dopadas com materiais como selênio, alumínio ou silício. A construção é a mesma do LED, exceto que os canais usados no Laser são estreitos para produzir um único feixe de luz.

e mais uma diferença em um diodo Laser é que uma camada intrínseca de GaAs (não dopada) também está presente. Essa camada é chamada de camada ativa. A camada ativa é encerrada por camadas de menor índice de refração. Isso atua como Refletores ópticos.

essas camadas, juntamente com a camada ativa, formam um guia de ondas para que a luz possa viajar apenas em um único caminho em uma direção única e fixa. O feixe de luz é produzido nesta seção. Os contatos de metal são fornecidos para facilitar o viés.

Trabalho De Diodo Laser

o diodo laser funciona com o princípio de que cada átomo em seu estado excitado pode emitir fótons se elétrons em nível de energia mais alto forem fornecidos com uma fonte externa de energia.

existem basicamente três fenômenos pelos quais um átomo pode emitir energia luminosa e que são Absorção, emissão espontânea & Emissão Estimulada.

absorção

na absorção, os elétrons em níveis de energia mais baixos saltam para um nível de energia mais alto, ou seja, da banda de Valência à banda de condução quando os elétrons recebem uma fonte externa de energia. Agora, existem buracos no nível de energia mais baixo, ou seja, banda de Valência e elétrons no nível de energia mais alto, ou seja, banda de condução.

emissão espontânea

agora, se os elétrons em nível de energia mais alto forem instáveis, eles tenderão a se mover para o nível de energia mais baixo para alcançar a estabilidade. Mas se eles passarem de um nível de energia mais alto para níveis de energia mais baixos, eles definitivamente liberarão a energia, que será a diferença de energia entre esses dois níveis. A energia liberada será na forma de luz e, portanto, os fótons serão emitidos. Esse processo é chamado de emissão espontânea.

Emissão Estimulada

na emissão estimulada, os fótons atingem elétrons em um nível de energia mais alto e esses fótons são fornecidos a partir de uma fonte externa de energia luminosa. Quando esses fótons atingem os elétrons, os elétrons ganham energia e se recombinam com buracos e liberam um fóton extra. Assim, um fóton incidente estimula outro fóton a liberar. Assim, esse processo é chamado de emissão estimulada.

inversão populacional

a densidade de elétrons nos níveis de energia é a população de elétrons e é mais em banda de Valência ou banda de energia mais baixa e menos na banda de condução ou nível de energia mais alto. Se a população de elétrons aumenta em um nível de energia mais alto ou a vida útil dos estados de energia mais alta é longa, então a emissão estimulada aumentará. Esse aumento da população em um nível de energia mais alto é denominado inversão populacional.

e este é o estado necessário para o diodo Laser. Mais a inversão da população mais será os elétrons no estado mais alto e meta estável e mais será a emissão estimulada. Os fótons emitidos estão na mesma fase com os fótons incidentes. E esses fótons viajam como um único feixe de luz e, assim, produzem coerência.

categorias principais de Diodo Laser

existem duas categorias principais de diodo Laser, ou seja, Diodo Laser De Injeção & diodo laser semicondutor opticamente bombeado.

1. Diodo Laser De Injeção: A operação é semelhante ao LED, exceto que os LEDs são formados por amplos canais de semicondutores, enquanto os diodos Laser são formados a partir de canais estreitos. Já discutimos isso na construção do diodo Laser. Neste, o feixe de luz viaja no Guia de ondas e o próprio diodo atua como um guia de ondas. O feixe de luz é amplificado pela emissão estimulada repetida.
2. Laser semicondutor opticamente bombeado: no laser opticamente bombeado, o diodo laser de injeção atua como uma bomba externa. Os materiais semicondutores do Grupo III & V atuam como base. E a amplificação é alcançada pela emissão estimulada.

oferece diversas vantagens tais como a prevenção da interferência causada devido à estrutura do elétrodo. Além disso, igualmente fornece uma vantagem da seleção do comprimento de onda.

Diodo Laser L-I características

a energia da luz aumenta com o aumento da corrente do laser, mas depende da temperatura. É evidente a partir da curva que a energia da luz aumenta após uma determinada corrente de laser limiar. Esse valor limite da corrente do laser aumenta exponencialmente com a temperatura.

assim, a uma temperatura mais alta, o valor limite da corrente do laser até a qual a energia luminosa é gerada, também aumenta. Assim, é necessário operar o diodo laser até o valor limite da corrente do laser porque acima desse valor não há energia luminosa. Para ter uma operação confiável, é necessário determinar o valor limite da corrente do laser.

V-I Características do diodo Laser

a tensão de avanço do diodo laser é geralmente em torno de 1,5 V. embora a tensão de avanço dependa da temperatura de operação. A variância da corrente no diodo com a tensão pode ser entendida com a ajuda do diagrama abaixo.

vantagens do diodo Laser

1. dispositivo de baixo consumo de energia.
2. econômico como seu custo de fabricação e operação é baixo.
3. pode ser operado por um longo tempo.
4. portátil devido ao seu pequeno tamanho e arquitetura interna.
5. altamente confiável e altamente eficiente.

desvantagens do diodo Laser

1. estes são dependentes da temperatura e, portanto, sua operação é afetada pela mudança na temperatura de operação.
2. Não é adequado para aplicação de alta potência.

aplicações de Diodo Laser

1. Sistema de comunicação óptica de fibra.
2. Leitores de código de barras.
3. impressão a Laser e digitalização a laser.
4. Telêmetros.
5. em áreas médicas em instrumentos cirúrgicos.
6. em leitores de CD e gravador de DVD.

estas são algumas das aplicações significativas do diodo LASER. Entre todas estas aplicações o reino o mais crucial em que o diodo do laser encontra sua aplicação é sistema de comunicação da fibra ótica.