Teoria e Operação do Diodo Laser

Teoria e Operação do Diodo Laser

um resumo da teoria do diodo laser e a operação dos diodos laser detalhando como a luz do laser é gerada dentro do semicondutor.

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Diodo Laser Inclui:

Noções básicas de diodo laser | Tipos de diodo laser | Estrutura | Como funciona um diodo laser | Especificações | Confiabilidade

Tutorial de Diodo Inclui:

Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos

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Os diodos laser e os diodos emissores de luz têm vários elementos em comum com relação à sua teoria de operação. No entanto, a teoria de operação do diodo laser incorpora mais elementos, incorporando processos adicionais para fornecer a luz coerente que produz.

Embora existam muitas formas diferentes de diodo laser, a base da teoria de operação do diodo laser é muito semelhante – os preceitos básicos permanecem os mesmos, embora haja várias pequenas diferenças na maneira como são implementados.

Princípios básicos da teoria do diodo laser

Existem três processos principais em semicondutores associados à luz:

  • Absorção de luz:   a absorção ocorre quando a luz entra em um semicondutor e sua energia é transferida para o semicondutor para gerar elétrons e buracos livres adicionais. Este efeito é amplamente utilizado e permite que dispositivos como fotodetectores e células solares operem.
  • Emissão espontânea:   O segundo efeito conhecido como emissão espontânea ocorre em LEDs. A luz produzida dessa maneira é chamada de incoerente. Em outras palavras, a frequência e a fase são aleatórias, embora a luz esteja situada em uma determinada parte do espectro.
  • Emissão estimulada:   A emissão estimulada é diferente. Um fóton de luz entrando na rede semicondutora atingirá um elétron e liberará energia na forma de outro fóton de luz. A maneira como isso ocorre libera esse novo fóton de comprimento de onda e fase idênticos. Desta forma, a luz gerada é considerada coerente.

A chave para a operação do diodo laser ocorre na junção das regiões do tipo p e n altamente dopadas. Em uma junção pn normal, a corrente flui através da junção pn. Essa ação pode ocorrer porque as lacunas da região do tipo p e os elétrons da região do tipo n se combinam. Com uma onda eletromagnética (neste caso, a luz) passando pela junção do diodo laser, verifica-se que ocorre o processo de fotoemissão. Aqui os fótons liberam mais fótons de luz quando atingem elétrons durante a recombinação de buracos e ocorre elétrons.

Naturalmente há alguma absorção da luz, resultando na geração de lacunas e elétrons, mas há um ganho geral de nível.

A estrutura do diodo laser cria uma cavidade óptica na qual os fótons de luz têm múltiplas reflexões. Quando os fótons são gerados, apenas um pequeno número é capaz de deixar a cavidade. Desta forma, quando um fóton atinge um elétron e permite que outro fóton seja gerado, o processo se repete e a densidade do fóton ou nível de luz começa a aumentar. É no projeto de melhores cavidades ópticas que grande parte do trabalho atual com lasers está sendo realizado. Garantir que a luz seja refletida adequadamente é a chave para a operação do dispositivo.

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