2. El diodo láser
El termino láser proviene de “light amplification by
stimulated emisión of radiation” (amplificación de luz
estimulada por la emisión de radiación). La luz láser es
monocromática, lo que significa que se compone de un
solo color y no de una mezcla de ellos. La luz láser
también se conoce como luz coherente, de una sola
longitud de onda, en comparación con la luz
incoherente, la que consiste en una amplia banda de
longitudes de onda.
3. • El diodo láser es un dispositivo semiconductores similar a los diodo LED
pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz laser. A veces se les
denomina diodos laser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.
• El diodo láser normalmente emite luz coherente, en tanto que el LED emite
luz incoherente.
5. Construcción y operación de un diodo láser básico.
• Se forma una unión pn con dos capas de
arseniuro de galio dopado; la longitud de la
unión pn guarda relación precisa con la
longitud de onda de la luz que va a ser
emitida. Existe una superficie altamente
reflejante en un extremo de la unión pn y
una parcialmente reflejante en el otro
extremo, por lo que se forma una cavidad
resonante para los fotones. Unos
conductores externos proporcionan las
conexiones de ánodo y cátodo.
6. Los diodos láser funcionan de la manera
descrita enseguida.
• Una fuente de voltaje externa polariza en directa el diodo láser. Conforme los electrones se
desplazan a través de la unión, ocurre la recombinación del mismo modo que un diodo
ordinario. A medida que los electrones ocupan huecos para recombinarse se liberan fotones.
Un fotón liberado puede chocar con un átomo y provocar que otro fotón sea liberado. A
medida que la corriente de polarización en directa se incrementa, más electrones entran a la
región de empobrecimiento y hacen que se liberen más fotones. Con el tiempo algunos de
los fotones que se mueven al azar dentro de la región de empobrecimiento chocan con las
superficies reflejantes perpendicularmente. Estos fotones reflejados se desplazan a lo largo
de la región de empobrecimiento, chocan con átomos y liberan más fotones debido al efecto
de avalancha. Este movimiento de vaivén de los fotones se incrementa a medida que la
generación de fotones “crece como una bola de nieve” hasta que los fotones que atraviesan
el extremo parcialmente reflejante de la unión pn forman un rayo de luz láser muy intenso.
7. • Cada fotón producido en este proceso
es idéntico a los otros fotones en
cuanto a nivel de energía, relación de
fase y frecuencia. Así que una sola
longitud de onda de luz intensa emerge
del diodo láser, como lo indica la
figura. Los diodos láser tienen un nivel
de umbral de corriente por encima del
cual ocurre la acción láser y por debajo
del cual el diodo se comporta
esencialmente como un LED que
emite luz no coherente.
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9. Aplicaciones
• Se utilizan diodos láser y fotodiodos en el sistema de captación de reproductores de
discos compactos (CD). La información de audio (sonido) se graba digitalmente en
estéreo en la superficie de un disco compacto en la forma de “hoyos” y “planos”.
Un lente enfoca el rayo láser emitido por el diodo sobre la superficie del CD.
Amedida que gira el CD, el lente y el rayo siguen la pista bajo el control de un
servomotor. La luz láser, la cual es modificada por los hoyos y planos a lo largo de la
pista grabada, es reflejada por la pista a través de un lente y sistema óptico hacia
fotodiodos infrarrojos. La señal de los fotodiodos luego se utiliza para reproducir el
sonido digitalmente grabado.
