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Tipos de diodos láser

Tipos de diodos láser

Hay varios tipos diferentes de diodos láser. Cada tipo de diodo láser tiene sus propias características y se utiliza para diferentes aplicaciones.

Hay dos categorías principales de diodos láser que se pueden utilizar: uno genera la emisión de luz en sí mismo, mientras que el otro utiliza una fuente externa.


Categorías principales de diodos láser

Hay dos categorías principales de diodos láser semiconductores. Operan de formas bastante diferentes, aunque muchos de los conceptos que se utilizan en ellos son muy similares.

  • Diodo láser de inyección: El diodo láser de inyección, ILD, tiene muchos factores en común con los diodos emisores de luz. Se fabrican mediante procesos muy similares. La principal diferencia es que los diodos láser se fabrican con un canal largo y estrecho con extremos reflectantes. Esto actúa como una guía de ondas para la luz.

    En funcionamiento, la corriente fluye a través de la unión PN y la luz se genera utilizando el mismo proceso que genera luz en un diodo emisor de luz. Sin embargo, la luz está confinada dentro de la guía de ondas formada en el propio diodo. Aquí la luz se refleja y luego se amplifica como resultado de la emisión estimulada antes de salir a través de un extremo del diodo láser como rayo externo.

  • Láser semiconductor bombeado ópticamente: Láser semiconductor bombeado ópticamente, OPSL utiliza un chip semiconductor III-V como base. Esto actúa como un medio de ganancia óptica y se utiliza otro láser que puede ser un ILD como fuente de bomba. La ganancia óptica es proporcionada por emisión estimulada. El enfoque OPSL ofrece varias ventajas, particularmente en la selección de la longitud de onda y la falta de interferencia de las estructuras internas de los electrodos.

Tipos principales de diodos láser

Algunos de los principales tipos de diodos láser incluyen los siguientes tipos:

  • Diodo láser de doble heteroestructura: El diodo láser de doble heterounión se compone intercalando una capa de un material de banda prohibida baja con una capa a cada lado de las capas de banda prohibida alta. Esto hace que las dos heterouniones, ya que los materiales en sí son diferentes y no solo el mismo material con diferentes tipos de dopaje. Los materiales comunes para el diodo láser de doble heterounión son el arseniuro de galio, GaAs y el arseniuro de aluminio y galio, AlGaAs.

    La ventaja del diodo láser de doble heterounión sobre otros tipos es que los huecos y los electrones están confinados a la fina capa intermedia que actúa como región activa. Al contener los electrones y los huecos dentro de esta área de forma más eficaz, hay más pares de electrones y huecos disponibles para el proceso de amplificación óptica con láser. Además, el cambio de material en la heterounión ayuda a contener la luz dentro de la región activa proporcionando un beneficio adicional.

  • Diodo láser de pozo cuántico: El diodo láser del pozo cuántico utiliza una capa intermedia muy delgada, que actúa como un pozo cuántico donde se cuantifica el componente vertical de la función de onda electrónica. Como el pozo cuántico tiene un borde abrupto, esto concentra electrones en estados de energía que contribuyen a la acción del láser, y esto aumenta la eficiencia del sistema.

    Además de los diodos láser de un solo pozo cuántico, también existen múltiples diodos láser de pozo cuántico. La presencia de múltiples pozos cuánticos mejora la superposición entre la región de ganancia y el modo de guía de ondas óptica.

  • Diodo láser de cascada cuántica: Esta es una forma de diodo láser de heterounión en el que la diferencia entre los niveles de energía del pozo se utiliza para proporcionar la generación de luz láser. Esto permite que el diodo láser genere una luz de longitud de onda relativamente larga; la longitud de onda real se puede ajustar durante la fabricación alterando el grosor de la capa del diodo láser.
  • Diodo láser de heteroestructura de confinamiento separado: Esta forma de diodo láser se ha utilizado ampliamente para la mayoría de los diodos láser desde la década de 1990. El diodo láser de confinamiento separado resuelve el problema de que en muchas otras formas de diodo láser la capa delgada del láser es demasiado delgada para confinar la luz de manera efectiva. Este diodo láser supera el problema agregando otras dos capas con un índice de refracción más bajo en el exterior de las existentes. Esto confina efectivamente la luz dentro del diodo.
  • Diodo láser de retroalimentación distribuida: Los diodos láser de retroalimentación distribuida, DFB, se utilizan en formas de telecomunicaciones o transmisión de datos mediante sistemas ópticos. Aquí la longitud de onda del diodo láser es importante, pero los diodos láser no son particularmente estables a este respecto con la longitud de onda que varía con la temperatura, voltaje, envejecimiento, etc. Se graba una rejilla de difracción cerca de la unión pn del diodo para ayudar a estabilizar la longitud de onda. de la señal de luz generada, esta rejilla actúa como un filtro óptico que hace que una sola longitud de onda se retroalimente a la región de ganancia. El paso de la rejilla se establece durante la fabricación, y esto solo varía ligeramente con la temperatura.
  • VCSEL: Esta forma de diodo láser es un diodo láser emisor de superficie de cavidad vertical. Se trata de una forma de láser emisor de superficie y emiten la radiación láser en una dirección perpendicular a la oblea, entregando unos pocos milivatios con alta calidad de haz.
  • Diodo láser de cavidad externa: Los láseres de cavidad externa contienen un diodo láser como medio de ganancia solo de una cavidad láser más larga. Estos láseres son a menudo sintonizables en longitud de onda y exhiben un ancho de línea espectral de emisión pequeño.
  • VECSEL: El VECSEL es un diodo láser emisor de superficie de cavidad externa vertical. Se trata de una forma de láser semiconductor de cavidad externa, emisor de superficie y bombeado ópticamente, capaz de generar potencias de salida de varios vatios con una calidad de haz excelente, incluso en funcionamiento con bloqueo de modo.

Hay muchos tipos de diodos láser. Cada tipo de diodo láser tiene sus propias características y, al elegir el tipo correcto de diodo láser para la aplicación dada, se puede obtener el rendimiento correcto.

Ver el vídeo: Tutorial #Electrónica Básica. Cap 05. Diodos + Semiconductores ENG SUB (Octubre 2020).