Diodos láser. Estos dispositivos también se les demomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.
LASER significa amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación. Una unión P-N está formada por dos capas de arseniuro de galio dopado, donde se aplica un recubrimiento altamente reflectante en un extremo de la unión y un recubrimiento reflectante parcial en el otro extremo. Cuando el diodo tiene una polarización directa similar a la del LED, libera fotones, estos chocan contra otros átomos, de modo que los fotones se liberan excesivamente, cuando un fotón golpea el revestimiento reflectante y golpea la unión nuevamente, se liberan más fotones, este proceso se repite y un rayo de alta intensidad La luz se libera en una sola dirección. El diodo láser necesita un circuito de controlador para funcionar correctamente.
Simbolo del Diodo Laser
Características
Los diodos láser son más recomendables como fuentes ópticas para sistemas de comunicación con grandes separaciones entre repetidores y altas velocidades de transmisión. Se puede lograr distancias de 100Km sin repetidores con velocidades de 1 GHz.
Diferencias del diodo láser con un diodo LED.
LASER
*Más rápido
*Potencia de salida mayor
*Emisión coherente de luz
*Construcción es más compleja
*Actúan como fuente s adecuadas en sistemas de telecomunicaciones
*Modulación a altas velocidades, hasta GHz
LED
*Mayor estabilidad térmica
*Menor potencia de salida, mayor tiempo de vida
*Emisión incoherente
*Más económico
*Se acoplan a fibras ópticas en distancias cortas de transmisión
*Velocidad de modulación hasta 200MHz
Funcionamiento
Cuando un diodo convencional o LED se polariza en directa, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse cayendo el electrón al hueco y emitiendo un fotoń con la energía correspondiente a la banda prohibida.
Esta emisión espontánea se produce normalmente en los diodos semiconductores, pero sólo es visible en algunos de ellos (como los LEDs), que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y habitualmente una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible; en otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta.
En condiciones apropiadas, el electrón y el hueco pueden coexistir un breve tiempo, del orden de nanosegundos, antes de recombinarse, de forma que si un fotón con la energía apropiada pasa por casualidad por allí durante ese periodo, se producirá la emisión estimulada, es decir, al producirse la recombinación el fotón emitido tendrá igual frecuencia, polarización y fase que el primer fotón.
En los diodos láser, para favorecer la emisión estimulada y generación de luz láser, el cristal semiconductor del diodo puede tener la forma de una lámina delgada con un lado totalmente reflectante y otro sólo reflectacte de forma parcial (aunque muy reflectacte también), lográndose así una unión PN de grandes dimensiones con las caras exteriores perfectamente paralelas y reflectantes. Es importante aclarar que las dimensiones de la unión PN guardan una estrecha relación con la longitud de onda a emitir.
Este conjunto forma una guía de onda similar a un resonador de tipo Fabry-Perot. En ella, los fotones emitidos en la dirección adecuada se reflejarán repetidamente en dichas caras reflectantes (en una totalmente y en la otra sólo parcialmente), lo que ayuda a su vez a la emisión de más fotones estimulados dentro del material semiconductor y consiguientemente a que se amplifique la luz (mientras dure el bombeo derivado de la circulación de corriente por el diodo).
Parte de estos fotones saldrán del diodo láser a través de la cara parcialmente transparente (la que es sólo reflectante de forma parcial). Este proceso da lugar a que el diodo emita luz, que al ser coherente en su mayor parte (debido a la emisión estimulada), posee una gran pureza espectral. Por tanto, como la luz emitida por este tipo de diodos es de tipo láser, a estos diodos se los conoce por el mismo nombre.
Aplicación Básica
La aplicación básica que se le ha dado al diodo LASER es como fuente de alimentación lumínica para sistemas de telecomunicaciones vía fibra óptica. El diodo láser es capaz de proporcionar potencia óptica entre 0.005-25mW, suficiente para transmitir señales a varios kilómetros de distancia y cubren un intervalo de longitud de onda entre 920 y 1650 nm. Sin embargo para utilizar un diodo láser como fuente lumínica, es necesario diseñar un sistema de control que mantenga el punto de operación del sistema fijo, debido a que un corrimiento de este punto puede sacar al diodo fuera de operación o incluso dañarlo.
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