Os lasers de diodo ou semicondutores são os mais usados atualmente. O funcionamento e os materiais usados neste tipo de laser são mostrados neste post.
Clique nos links a seguir para saber o funcionamento dos lasers e a primeira parte respectivamente.
Como funciona o laser?Clique aqui
Como funcionam os lasers de diodo?
Este tipo de laser foi inventado em 1962. Em um laser semicondutor, a cavidade ótica é uma camada intrínseca (Intrinsic Layer), ou seja, não foi dopada para ter falta ou excesso de elétrons. Fica entre os materiais semicondutores do tipo P e do tipo N. As espessuras das camadas são de escala nanométrica.
A corrente elétrica atrai os elétrons do material tipo N e as lacunas do tipo P para a camada intrínseca. Lacunas são espaços vazios sem elétrons, mas são consideradas partículas virtuais com carga positiva. Quando um elétron (Free electron) se combina com uma lacuna (Hole), a energia excedente é emitida na forma de um fóton (partícula de luz).
Os fótons produzidos pela interação entre elétrons e lacunas fazem a emissão estimulada em outros elétrons livres, emitindo mais fótons. Este fenômeno já foi explicado no post sobre o funcionamento dos lasers. Alguns elétrons livres interagem com elétrons de valência, colocando estes em um estado de maior energia para em seguida emitir fótons.
Materiais semicondutores utilizados
O comprimento de onda do laser depende do material utilizado e das dimensões da estrutura de semicondutores. O material mais usado como substrato para os lasers de diodo é o arsenieto de gálio (GaAs). Os elementos usados para fazer a dopagem do GaAs são silício, alumínio e selênio. O comprimento de onda vai de 630 nm a 1050 nm, dependendo dos materiais usados na dopagem.
Várias combinações de semicondutores são usadas para diferentes aplicações. Outros materiais muito aplicados como substratos são: fosforeto de índio (InP), nitreto de gálio (GaN) e antimoneto de gálio (GaSb).
Vantagens e desvantagens dos lasers de diodo
As vantagens sobre os outros tipos de laser são:
- Intensidade, polarização e fase são muito mais fáceis de serem controladas.
- São mais baratos que outros tipos, permitindo maior produção.
- Não precisa de espelhos.
- Podem ter o tamanho reduzido.
- Menor consumo de energia.
Quanto às desvantagens:
- A potência é muito menor do que dos outros tipos, limitando as aplicações.
- Os lasers de diodo são muito sensíveis à temperatura, aumento da temperatura reduz a potência e aumenta a divergência do feixe.
