¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona? (¿Un LED?)

¿Estás listo para descubrir el fascinante mundo de los diodos láser? En este artículo te explicaremos para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona, ¡y también responderemos la pregunta de si es similar a un LED!

Un diodo láser es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando pasa una corriente eléctrica a través de él. La luz emitida por un diodo láser es muy intenso y estrechamente enfocadopor lo que es una fuente de luz ideal para su uso en comunicaciones por fibra óptica e impresoras láser. En este artículo, discutiremos los usos, la construcción y el funcionamiento de los diodos láser. También veremos las diferencias entre un diodo láser y un LED.

Laser diodes are also known as semiconductor lasers, junction lasers, junction diode lasers, or injection lasers.

¿Qué es un diodo láser?

¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona? (¿Un LED?)
Un>

LASER significa “Amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación”. El diodo láser es un dispositivo optoelectrónico. convierte energía eléctrica a energía luminosa. Las condiciones de láser se crean estimulando átomos usando corriente eléctrica. Se emite un estrecho haz de luz a través del diodo láser que tiene una longitud de onda particular.

What are optoelectronic devices? 

Optoelectronic devices convert electrical signals into optical signals or vice versa. When an electrical current is applied to these materials, they emit light. Conversely, when exposed to light, these materials generate an electrical current. 

Por lo general, la emisión cubre solo un espectro mínimo de longitudes de onda visibles, infrarrojas o ultravioletas. La unión PN del semiconductor actúa como medio láser en los diodos láser.

Note: Laser diodes generate wavelengths ranging from 810 to 1064 nm. Laser light can penetrate 2 to 3mm (or more) into soft tissue. It varies with wavelength and type of tissue.

Símbolo de diodo láser

El símbolo del diodo láser se muestra en la siguiente figura. Su símbolo es idéntico a un LED. El flechas (proyectados hacia afuera) indican el emisión de luz.

¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona? (¿Un LED?)
Diodo>

Lea también: 10 tipos diferentes de diodos: explicación de símbolos, usos y características

¿Para qué se utiliza un diodo láser?

Los diodos láser generan coherente, monocromoy haces de luz dirigidos con precisión. Esta propiedad de los láseres se utiliza eficazmente en diferentes campos. Echemos un vistazo a las aplicaciones del láser en diferentes áreas.

Telecomunicación

  • En comunicación por fibra ópticala tecnología láser ayuda a transmitir señales de luz.

Aplicaciones médicas

  • Extirpación quirúrgica de tejidos.
  • El rayo láser es inyectado en las heridasque también detiene el sangrado en tejidos ricos en sangre como las encías o el aparato reproductor femenino.
  • Los oftalmólogos lo usan para cirugía laser
  • En el tratamiento por cálculos renales
  • Los tratamientos con láser cosmético se utilizan para eliminación de vello y arrugas
  • También se utilizan para tratar problemas dentales

Aplicaciones industriales

  • Mecánico taladros hacer agujeros
  • Corte, soldadura, pelado de cables, etc.
  • Escáneres láser para leer códigos de barras
  • impresoras láser
  • Antorchas láser

Agrimensura

  • Radar láser pulsado para encontrar la distancia entre los planetas.
  • Para medir la distancia precisa en los campos de batalla en aplicaciones militares
  • Para mediciones sin contacto

Láseres de alta energía

  • Para armas de energía nuclear

Construcción de diodo láser

¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona? (¿Un LED?)
Construcción>

La estructura básica de un diodo láser es similar a la de un diodo emisor de luz (LED). En estos diodos, dos capas de Arseniuro de galio se utilizan para hacer la unión PN. Una capa está dopada con impurezas trivalentes para semiconductores tipo p y el otro esta dopado impurezas pentavalentes para semiconductores de tipo n. El punto en el que se encuentran estas capas se denomina unión PN.

A region de agotamiento se forma en esta unión debido a la recombinación de pares electrón-hueco después de la aplicación de voltaje directo. La superficie frontal actúa como un superficie reflectante ya que está totalmente pulido. Por el contrario, los lados están parcialmente pulidos y actúan como Superficies parcialmente reflectantes.

¿Por qué se usa arseniuro de galio sobre silicio?

El silicio produce energía en forma de calor en la recombinación. Pero el arseniuro de galio produce fotones o luz. Por eso arseniuro de galio se utiliza en la construcción de diodos láser.

Lea también: ¿Para qué se utiliza un diodo Schottky? Su símbolo, funcionamiento y usos

¿Cómo funciona un diodo láser? ¿Cuál es el principio de los diodos láser?

Cuando se aplica una corriente eléctrica a la unión pn, se inyectan electrones y huecos en la unión. Estos portadores inyectados luego se combinan y emiten fotones, que forman el rayo láser.

Sabemos que los electrones libres en la banda de conducción tienen una mayor nivel de energía que los agujeros en el banda de valencia. En esta recombinación, el diodo láser libera energía en forma de fotones. La luz emitida por un diodo láser es un haz coherente. Debido al efecto de avalancha, más átomos liberan más fotones durante el movimiento de los fotones. Así, la generación de más y más fotones provoca un rayo láser muy potente.

Ahora, analice los pasos necesarios para producir un haz coherente. Hay tres pasos para esto; Absorción de energía, emisión espontánea y emisión estimulada.

¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona? (¿Un LED?)
Emisión>

Absorción

Cuando se aplica voltaje al diodo láser, Los electrones en el enlace de valencia absorben energía. para romper este lazo. Estos electrones libres se mueven a niveles de energía más altos llamados banda de conducción. Los espacios vacíos creados por estos electrones se llaman agujeros

Emisión espontánea

Después de la absorción de energía, muchos electrones libres saltan a la banda de conducción que es un estado de mayor energía. El quedan huecos en la banda de valencia que es un estado de menor energía. Estos electrones libres se recombinarán con huecos liberando energía extra en forma de fotones(Luz).

Emision estimulada

incidente o fotones externos obligar a los electrones libres en la banda de conducción a recombinarse con huecos en la banda de valencia. Esto se llama emisión estimulada. Cada fotón incidente producirá dos fotones adicionales durante la emisión estimulada.

Note: There is a threshold value for a laser diode and it is a crucial feature. Emission is weaker below this threshold value, so a certain amount of power must be applied, to turn the laser diode on. 

¿Qué tipos de materiales se utilizan en los diodos láser?

¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona? (¿Un LED?)
Materiales>

Un diodo láser puede contener diferentes materiales en función de la solicitud en los que se utilizan. Los diferentes materiales con longitudes de onda de emisión correspondientes y sus aplicaciones se dan en la siguiente tabla.

Material de diodo láser
(región activa / sustrato)
Longitudes de onda de emisión típicas Aplicación tipica
InGaN/GaN, SiC 380, 405, 450, 470nm almacenamiento de datos
AlGaInP / GaAs 635, 650, 670nm punteros láser, reproductores de DVD
AlGaAs / GaAs 720–850nm Reproductores de CD, impresoras láser, láseres de estado sólido de bombeo
InGaAs/GaAs 900–1100nm bombeo de EDFA y otros amplificadores de fibra; VECSEL de alta potencia
InGaAsP/InP 1,2–2,0 μm comunicaciones por fibra óptica, detección, espectroscopia
AlGaAsSb/GaSb 1,8–3,4 μm defensa, detección, espectroscopia
Materiales utilizados en diodos láser

Características del diodo láser

Los láseres tienen características únicas que se pueden utilizar para una variedad de aplicaciones. Estas son algunas características de los diodos láser.

  • Coherente (La luz emitida tiene la misma longitud de onda)
  • Monocromo (La luz emitida es estrecha y contiene un solo color)
  • Altamente directiva vigas
  • Alta intensidad
  • Los láseres tienen la misma frecuencia y fase
  • La luz láser puede viajar largas distancias
  • Portátil debido al pequeño tamaño
  • Largas horas de funcionamiento
  • Bajo costo

¿Es lo mismo un diodo láser que un LED? ¿Cuáles son las diferencias?

Los diodos láser y los LED no son lo mismo. La única similitud entre ellos es que ambos emiten energía luminosa en el recombinación de pares electrón-hueco. La siguiente tabla muestra las principales diferencias entre láser y LED.

Características Láser CONDUJO
Acrónimo Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación Diodo emisor de luz
principio de trabajo Emisión estimulada y espontánea Emisión espontánea
Características de la luz emitida Coherente y Monocromático No coherente y en diferentes colores.
Banda ancha 1 MHz a 2 MHz 10 a 50 THz
Eficiencia de conversión de luz Aproximadamente 70% Aproximadamente 30%
Ancho de la unión Angosto ancho
Corriente de conducción 5 a 40mA 50 a 100mA
Costo Alto costo y utilizado en la aplicación específica. Bajo costo y económico
Diferencias entre diodo láser y LED

Debe leer: ¿Cómo emite la luz un LED? Su principio de funcionamiento y tipos

Error 403 The request cannot be completed because you have exceeded your quota. : quotaExceeded




Preguntas frecuentes sobre el uso y funcionamiento del diodo láser y LED

¿Para qué se utiliza un diodo láser y cómo funciona?

El diodo láser es un componente semiconductor que emite luz coherente y concentrada en un solo punto. A diferencia de una fuente de luz convencional, el diodo láser es capaz de generar un haz de luz intenso y direccional.

El uso más común de los diodos láser se encuentra en la industria de la tecnología y la comunicación. Algunas de sus aplicaciones principales incluyen:

  1. Comunicaciones ópticas: Los diodos láser se utilizan para transmitir información a través de fibras ópticas, permitiendo velocidades de transmisión más altas y una mayor capacidad de transferencia de datos.
  2. Almacenamiento y lectura de información: Los diodos láser también se utilizan en reproductores de CD, DVD y discos Blu-ray para leer la información almacenada en los discos. La luz láser es capaz de leer los diminutos surcos en la superficie de los discos y proporcionar una reproducción de alta calidad.
  3. Medicina: En medicina, los diodos láser se utilizan en diversas aplicaciones, como cirugía ocular láser, eliminación de tatuajes y tratamientos dermatológicos. La precisión y control que ofrecen los diodos láser los hace ideales para realizar procedimientos médicos delicados.
  4. Investigación científica y militar: En campos como la física y la química, los diodos láser se utilizan en experimentos científicos y equipos de medición. Además, debido a su capacidad para generar haces de luz altamente concentrados, se utilizan en tecnología militar, como sistemas de puntería y marcadores láser.

El funcionamiento de un diodo láser se basa en una serie de procesos dentro de la estructura semiconductor. A medida que la corriente eléctrica fluye a través del diodo láser, se produce una emisión estimulada de fotones, lo que provoca la generación de luz láser de alta energía. El proceso de emisión se produce en la unión p-n del semiconductor, donde electrones y huecos se recombinan y emiten luz coherente.

¿Un LED y un diodo láser son lo mismo?

No, aunque ambos son diodos semiconductores, hay diferencias significativas entre un LED (Light Emitting Diode) y un diodo láser. Aunque ambos emiten luz, el diodo láser es capaz de generar un haz de luz altamente concentrado y coherente, mientras que un LED produce una dispersión de luz más amplia.

Además, los diodos láser requieren de una corriente eléctrica más alta para funcionar, lo que significa que producen una intensidad de luz mucho mayor que los LEDs. Estas características hacen que los diodos láser sean más adecuados para aplicaciones donde se requiere un enfoque preciso y una mayor potencia de salida, como las mencionadas anteriormente.

Puedes obtener más información sobre diodos láser y LEDs visitando la página de Wikipedia sobre diodo láser para conocer en detalle su funcionamiento y aplicaciones.


Deja un comentario