Diodo Laser 1

Física del Estado Sólido

El DIODO LASER
Alumnos: Besada Martín
Longueira Sebastian
Ortega Damian

¿Qué es un Diodo Láser?
• El diodo láser es un dispositivo
semiconductor que bajo condiciones
adecuadas emite luz láser.
¾Diodo
¾Luz láser

Láser
“light amplification by stimulated emission
of radiation”.
•
•
•
•
•

Radiación electromagnética
Emisión estimulada
Monocromaticidad
Coherenciaespacial
Haz colimado

Emisión y absorción

Coefficientes de Einstein (1916)
Absorción
Emisión estimulada
Emisión espontánea

Equilibrio dinámico
Distrib. de Maxwell-Boltzmann
+ Radiación del cuerpo negro
+ Cuantización de Planck

La probabilidad de emisión espontánea es proporcional a la de emisión estimulada

Inversión de población

Al producirse la inversión de población la emisión estimuladapredomina por
sobre la emisión espontánea generando la acción lasérica

Esquema general de un láser

Láser de rubí
(Primer láser fabricado 1960)

Láser de Helio-Neón

Láser semiconductor
(diodo láser)
• Mismo principio de funcionamiento
• Niveles energéticos de transición son banda de valencia
y conducción
• Juntura PN
• Electrones en banda de conducción “decaen” y se
recombinan liberando un fotón
•Energía de mantenimiento de inversión dada por la
corriente por la juntura.

Diagrama de bandas para
distintos tipos de materiales

• Eg Si = 1.1ev (semiconductor)
• Eg Diamante = 5ev (aislante)

¿Cómo Funciona?
1) Emisión de Luz (Aspecto Teórico)
•

Recombinación de e- de la BC con h+ de la BV, produciendo emisión de
luz hν = Eg (λ = hc/Eg)

Requisitos de funcionamiento:
•
e- en BC y h+ en BV•
Gap directo
•
Eg adecuada

¿Cómo se construye?

Diferentes estructuras del láser

Tipos de láser según la longitud de onda
TIPO DE LASER

LONGITUD DE ONDA [uM]

Cianuro de Hidrógeno (HCN)

773

Infrarrojo

Vapor de agua (H2O)

118,6

Infrarrojo

Dióxido de Carbono (CO2)

10,6

Infrarrojo

Fluoruro de Hidrógeno (HF)

3,1

Infrarrojo

Granate de Ytrio y Aluminio (Nd:YAG)

1,064

InfrarrojoCristal (Nd:Cristal)

1,06

Infrarrojo

Arseniuro de Galio (GaAs)

0,91

Infrarrojo

Kripton (K)

0,7525

Visible

Rubí (Al2O3)

0,6943

Visible

Helio-Neon (HeNe)

0,6328

Visible

Rodamio (6G)

0,59

Visible

Argón (Ar)

0,5145 / 0,4880

Visible

Helio-Cadmio (HeCd)

0,4416

Visible

Xenón Molecular (Xe2)

0,17

Ultravioleta

Hidrógeno (H2)

0,16

Ultravioleta

Diferencias entre Led y el DiodoLáser
VS.

Láser
•
•
•
•
•
•

Más rápido
Potencia de salida mayor
Emisión coherente de luz
Construcción es más
compleja
Actúan como fuentes
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
Mas económico
Se acoplan a fibras ópticas
en distancias cortas detransmisión
Velocidad de modulación
hasta 200MHz

Mas diferencias entre Led y el Diodo Láser
VS.

Láser
•

Luz emitida en forma
unidireccional

Led
•

Luz emitida en múltiples
direcciones

Mas diferencias entre Led y el Diodo Láser
VS.

Láser
•

Los fotones emitidos por
un láser poseen
longitudes de onda muy
cercanas entre sí
(Monocromática).

Led
•

Existen fotones con
mayores dispersiones encuanto a las longitudes de
onda

Tamaño del Diodo Láser

Un diodo LASER empaquetado.
Atrás, una moneda de un
centavo estadounidense como
referencia de escala.

Imagen de un chip del diodo
LASER contenido en el
paquete mostrado en la
imagen superior. Se muestra
en el orificio de una aguja que
sirve de escala.

Encapsulado de un Diodo Láser
comercial

Ensamblaje de Fibra Óptica

¿Para que seutiliza?
•
•
•
•
•

CD – DVD
Impresora Láser
Soldadura Láser
Usos medicinales
Usos Militares

FIN DE LA PRESENTACION

El CD-ROM

•
•
•
•

El diodo láser produce un rayo, que tras rebotar por las lentes,
rebota en el espejo y atraviesa el cabezal hasta el CD ROM.
El cabezal se mueve a lo largo del radio del CD ROM mientras este
gira a gran velocidad.
Si, al chocar el disco, el rayo se dispersa...