Tecnología De Diodos Láser. Tutorial, Fundamentos y Símbolo.

La tecnología de diodos láser semiconductores se utiliza hoy en día de forma generalizada en muchas áreas de la industria electrónica. La tecnología de diodos láser está ahora bien establecida, y los diodos láser proporcionan un medio rentable y fiable para desarrollar la luz láser.

Dado que los diodos láser se prestan a ser utilizados en muchas áreas de la electrónica, desde el CD, el DVD y otras formas de almacenamiento de datos hasta los enlaces de telecomunicaciones, la tecnología de diodo láser ofrece un medio muy conveniente para desarrollar luz coherente.

Tutorial sobre la tecnología de diodos láser

Visión general de los diodos láser

Un diodo láser se usa en todas las áreas de la electrónica, comenzando desde los equipos domésticos, pasando por las aplicaciones comerciales, hasta los entornos industriales de hash. En todas estas aplicaciones, los diodos láser pueden proporcionar una solución rentable, al tiempo que son resistentes y fiables y ofrecen un alto nivel de rendimiento.

Esta tecnología de los diodos láser tiene una serie de ventajas:

  • Capacidad de alimentación: Los diodos láser son capaces de proporcionar niveles de potencia desde unos pocos milivatios hasta unos pocos cientos de vatios.
  • Eficiencia: Los niveles de eficiencia de los diodos láser pueden superar el 30%, lo que hace que los diodos láser sean un método especialmente eficiente para generar luz coherente.
  • Luz coherente: La naturaleza misma de un láser es que genera luz coherente. Esta puede ser enfocada a un punto limitado de difracción para aplicaciones de almacenamiento óptico de alta densidad.
  • Construcción robusta: Los diodos láser son completamente sólidos y no requieren elementos de vidrio frágiles o procedimientos de montaje críticos. Por consiguiente, son capaces de funcionar en condiciones difíciles.
  • Compacto: Los diodos láser pueden ser bastante pequeños, lo que permite que la tecnología de diodos láser proporcione una solución muy compacta.
  • Variedad de longitudes de onda: Utilizando la última tecnología y una variedad de materiales, la tecnología de diodo láser es capaz de generar luz en un amplio espectro. El uso de luz azul con una longitud de onda corta permite un enfoque más ajustado de la imagen para un almacenamiento de mayor densidad.
  • Modulación: Es fácil modular un diodo láser, lo que hace que la tecnología de diodo láser sea ideal para muchas aplicaciones de comunicaciones de alta velocidad de datos. La modulación se consigue modulando directamente la corriente de accionamiento al diodo láser. Esto permite alcanzar frecuencias de hasta varios GHz para aplicaciones como las comunicaciones de datos de alta velocidad.

Fondo del diodo láser

Se le da el nombre láser porque viene de las palabras Amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación. Los láseres funcionan debido a un fenómeno llamado emisión estimulada que fue postulado por primera vez por Albert Einstein antes de 1920. Aunque se pueden utilizar varios medios incluyendo gases, líquidos y sólidos amorfos para los láseres, los primeros se realizaron en la década de 1960 utilizando rubíes.

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Un láser de gas helio-neón siguió a éste en 1961, pero no fue hasta 1970 que los diodos láser semiconductores fueron hechos funcionar a temperatura ambiente por Hayashi. Esto representó el último paso en el trabajo de investigación que se había llevado a cabo por un número de personas y organizaciones a lo largo de los años.

Había requerido un estudio en profundidad de las propiedades del Arseniuro de galio, el material que se utiliza como base para muchos diodos láser y mucho trabajo sobre las propiedades de las estructuras de los diodos.

Símbolo de diodo láser

el símbolo del diodo láser utilizado para los diagramas de circuitos es a menudo el mismo que se utiliza para los diodos emisores de luz. Este símbolo de circuito de diodo láser utiliza el símbolo básico de diodo semiconductor con flechas que indican la generación y emanación de luz.

Símbolo de diodo láser
Símbolo del circuito de diodos láser

Cuando se utilizan dentro de un circuito, a menudo se denotan como diodo láser para distinguirlos de otras formas de diodo emisor de luz.

Fundamentos del diodo láser

Hay dos tipos principales de diodos láser semiconductores. Funcionan de maneras muy diferentes, aunque muchos de los conceptos utilizados en ellos son muy similares.

  • Inyección de diodo láser: La inyección del diodo láser, ILD, presenta muchos aspectos comunes a los diodos emisores de luz. Son fabricados utilizando procedimientos muy parecidos. La diferencia principal es que los diodos láser son fabricados con un canal largo y estrecho con extremos reflectantes. Este actúa como guía de ondas para la luz.

En funcionamiento, la corriente fluye a través de la unión PN y la luz se genera usando el mismo proceso que genera la luz en un diodo emisor de luz. Sin embargo, la luz está confinada dentro de la guía de onda formada en el propio diodo. Aquí la luz se refleja y luego se amplifica antes de salir por un extremo del diodo láser.

  • Láser semiconductor bombeado óptimamente: El láser semiconductor bombeado óptimamente, el OPSL usa un chip semiconductor III-V como su base. Éste funciona como medio de ganancia óptica, y se utiliza otro láser que podría ser un ILD como fuente de bombeo. El método de la OPSL presenta varias ventajas, especialmente en cuanto a la selección de la longitud de onda y la falta de interferencias con las estructuras internas de los electrodos.

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Una explicación más completa de la teoría y el funcionamiento de los diodos láser se puede encontrar en otra página de este tutorial.

El diodo láser está ahora bien establecido, y se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones. Aunque no son tan baratos como muchas otras formas de diodo, los diodos láser se siguen produciendo en grandes cantidades y a un costo relativamente bajo, como lo demuestra el hecho de que los diodos láser se utilizan incluso en los lápices de luz utilizados para ilustrar las presentaciones de diapositivas de los retroproyectores.

En el otro extremo del mercado, los diodos láser para su utilización en sistemas de comunicaciones ópticas se han mostrado con velocidades de datos superiores a los 20 Gbits por segundo. Con los niveles de rendimiento de esta región, se están utilizando cada vez más en muchas aplicaciones de comunicaciones.

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