¿Cómo funciona el diodo láser? | Guía CIELLULU

¿Cómo funciona un diodo láser?

Comprender el funcionamiento interno de un diodo láser es crucial para profesionales de diversos campos. Este artículo aclara los principios de funcionamiento del diodo láser y aborda los puntos de confusión más comunes. Exploraremos la física fundamental y los componentes clave, ofreciendo una explicación clara y concisa.

Emisión estimulada: el corazón del diodo láser

En la base de cualquier láser, incluido un diodo láser, reside el principio de emisión estimulada. A diferencia de la emisión espontánea, donde un electrón disminuye aleatoriamente su nivel de energía y emite un fotón, la emisión estimulada implica que un fotón incidente desencadena la liberación de un fotón idéntico. Este proceso es crucial para la creación de luz coherente (ondas de luz con la misma frecuencia, fase y dirección), una característica que define la luz láser. En un diodo láser, este proceso se logra dentro de un material semiconductor.

Material semiconductor y unión pn

Los diodos láser utilizan un material semiconductor, generalmente un compuesto como el arseniuro de galio (GaAs), estructurado como una unión pn. Esta unión se forma dopando el semiconductor con impurezas para crear regiones con un exceso de cargas positivas (tipo p) y negativas (tipo n). Al aplicar una tensión de polarización directa, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se recombinan en la unión.

Cavidad óptica y retroalimentación

La recombinación de electrones y huecos libera fotones. Para amplificar esta luz y crear un haz láser, estos fotones se confinaron en una cavidad óptica formada mediante la división del material semiconductor en sus extremos. Estos extremos divididos actúan como espejos, reflejando los fotones de un lado a otro a través de la región activa. Este mecanismo de retroalimentación refuerza la emisión estimulada, lo que genera un efecto cascada y la generación de un haz láser coherente y de alta intensidad.

Salida y aplicaciones del diodo láser

La luz láser resultante sale del diodo por uno de los extremos parcialmente reflectantes de la cavidad. La longitud de onda de la luz emitida está determinada por la banda prohibida del material semiconductor utilizado. Esto confiere a los diodos láser una gran versatilidad, permitiendo la creación de láseres que emiten en una amplia gama de longitudes de onda, desde el infrarrojo hasta la luz visible. Estos diodos tienen amplias aplicaciones en telecomunicaciones, almacenamiento óptico, lectores de códigos de barras, punteros láser y muchas otras tecnologías.

Cómo elegir el diodo láser adecuado

La selección del diodo láser adecuado depende de varios factores, como la longitud de onda requerida, la potencia de salida, la calidad del haz y la corriente de operación. Comprender los principios fundamentales de funcionamiento es fundamental para tomar decisiones informadas.