como funciona o diodo laser | Guia CIELLULU

Como funciona um diodo laser?

Compreender o funcionamento interno de um diodo laser é crucial para profissionais de diversas áreas. Este artigo esclarece os princípios por trás do funcionamento do diodo laser, abordando pontos comuns de confusão. Exploraremos a física fundamental e os principais componentes, fornecendo uma explicação clara e concisa.

Emissão estimulada: o coração do diodo laser

No cerne de qualquer laser, incluindo um diodo laser, reside o princípio da emissão estimulada. Ao contrário da emissão espontânea, em que um elétron perde energia aleatoriamente e emite um fóton, a emissão estimulada envolve um fóton incidente que desencadeia a liberação de um fóton idêntico. Esse processo é crucial para a criação de luz coerente – ondas de luz com a mesma frequência, fase e direção – uma característica definidora da luz laser. Em um diodo laser, esse processo é realizado dentro de um material semicondutor.

Material semicondutor e junção pn

Os diodos laser utilizam um material semicondutor, geralmente um composto como o arsenieto de gálio (GaAs), estruturado como uma junção pn. Essa junção é formada pela dopagem do semicondutor com impurezas, criando regiões com excesso de cargas positivas (tipo p) e negativas (tipo n). Quando uma tensão de polarização direta é aplicada, elétrons da região do tipo n e lacunas da região do tipo p se recombinam na junção.

Cavidade Óptica e Feedback

A recombinação de elétrons e lacunas libera fótons. Para amplificar essa luz e criar um feixe de laser, esses fótons são confinados em uma cavidade óptica formada pela clivagem do material semicondutor em suas extremidades. Essas extremidades clivadas atuam como espelhos, refletindo os fótons para frente e para trás através da região ativa. Esse mecanismo de retroalimentação reforça a emissão estimulada, levando a um efeito cascata e à geração de um feixe de laser coerente e altamente intenso.

Saída e aplicações de diodo laser

A luz laser resultante sai do diodo por uma das extremidades parcialmente refletivas da cavidade. O comprimento de onda da luz emitida é determinado pela banda proibida do material semicondutor utilizado. Isso torna os diodos laser versáteis, permitindo a criação de lasers que emitem em uma ampla faixa de comprimentos de onda, do infravermelho à luz visível. Esses diodos encontram ampla aplicação em telecomunicações, armazenamento óptico, leitores de código de barras, ponteiros laser e muitas outras tecnologias.

Escolhendo o diodo laser certo

A seleção do diodo laser apropriado depende de vários fatores, incluindo comprimento de onda necessário, potência de saída, qualidade do feixe e corrente operacional. Compreender os princípios fundamentais de operação é fundamental para tomar decisões informadas.