La diode laser comprend :
Les bases de la diode laser Types de diodes laser Structure Comment fonctionne une diode laser Spécifications Fiabilité
Autres diodes : Types de diodes
La technologie des diodes laser à semi-conducteurs est aujourd’hui largement utilisée dans de nombreux domaines de l’industrie électronique.
La technologie des diodes laser est maintenant bien établie, les diodes laser fournissant un moyen rentable et fiable de développer la lumière laser.
Les diodes laser se prêtant à une utilisation dans de nombreux domaines de l’électronique, depuis les CD, les DVD et d’autres formes de stockage de données jusqu’aux liaisons de télécommunications, la technologie des diodes laser offre un moyen très pratique de développer une lumière cohérente.
Vue d’ensemble des diodes laser
Les diodes laser sont utilisées dans tous les domaines de l’électronique, depuis les équipements domestiques jusqu’aux environnements industriels de hachage, en passant par les applications commerciales. Dans toutes ces applications, les diodes laser sont capables de fournir une solution rentable tout en étant robustes et fiables et en offrant un haut niveau de performance.
La technologie des diodes laser présente un certain nombre d’avantages :
- Capacité de puissance : Les diodes laser sont capables de fournir des niveaux de puissance allant de quelques milliwatts jusqu’à quelques centaines de watts.
- Efficacité : Les niveaux d’efficacité des diodes laser peuvent dépasser 30%, ce qui fait des diodes laser une méthode particulièrement efficace pour générer de la lumière cohérente.
- La lumière cohérente : La nature même d’un laser est qu’il génère une lumière cohérente. Celle-ci peut être focalisée en un point limité par la diffraction pour des applications de stockage optique à haute densité.
- Construction robuste : Les diodes laser sont complètement à l’état solide et ne nécessitent pas d’éléments en verre fragiles ou de procédures de mise en place critiques. En conséquence, elles sont capables de fonctionner dans des conditions difficiles.
- Compactes : Les diodes laser peuvent être assez petites permettant à la technologie des diodes laser de fournir une solution très compacte.
- Variété de longueurs d’onde : En utilisant les dernières technologies et une variété de matériaux, la technologie des diodes laser est capable de générer de la lumière sur un large spectre. L’utilisation de la lumière bleue ayant une courte longueur d’onde permet une focalisation plus serrée de l’image pour un stockage à plus haute densité.
- Modulation : Il est facile de moduler une diode laser, ce qui rend la technologie des diodes laser idéale pour de nombreuses applications de communication à haut débit de données. La modulation est obtenue en modulant directement le courant d’attaque de la diode laser. Cela permet d’atteindre des fréquences allant jusqu’à plusieurs GHz pour des applications telles que les communications de données à haut débit.
Contexte de la diode laser
Le nom laser vient des mots Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Les lasers fonctionnent grâce à un phénomène appelé émission stimulée qui a été postulé pour la première fois par Albert Einstein avant 1920. Bien qu’un certain nombre de milieux, dont des gaz, des liquides et des solides amorphes, puissent être utilisés pour les lasers, les premiers ont été réalisés dans les années 1960 avec des rubis. Un laser à gaz hélium-néon a suivi en 1961, mais ce n’est qu’en 1970 que Hayashi a réussi à faire fonctionner des diodes laser à semi-conducteurs à température ambiante. Cela représentait l’étape finale des travaux de recherche entrepris par un certain nombre de personnes et d’organisations au fil des ans. Cela avait nécessité une étude approfondie des propriétés de l’arséniure de gallium, le matériau utilisé comme base de nombreuses diodes laser, et beaucoup de travail sur les propriétés des structures des diodes.
Symbole de la diode laser
le symbole de la diode laser utilisé pour les schémas de circuit est souvent le même que celui utilisé pour les diodes électroluminescentes. Ce symbole de circuit à diode laser utilise le symbole de base de la diode semi-conductrice avec des flèches indiquant la génération et l’émanation de la lumière.
Lorsqu’elles sont utilisées dans un circuit, elles sont souvent désignées comme étant une diode laser pour les distinguer des autres formes de diodes électroluminescentes.
Les bases de la diode laser
Il existe deux principaux types de diodes laser à semi-conducteurs. Ils fonctionnent de manière assez différente, bien que de nombreux concepts utilisés en leur sein soient très similaires.
- Diode laser à injection : La diode laser à injection, ILD, a de nombreux facteurs en commun avec les diodes électroluminescentes. Elles sont fabriquées à l’aide de procédés très similaires. La principale différence est que les diodes laser sont fabriquées en ayant un long canal étroit avec des extrémités réfléchissantes. En fonctionnement, le courant traverse la jonction PN et la lumière est générée par le même processus que celui qui génère la lumière dans une diode électroluminescente. Cependant, la lumière est confinée dans le guide d’ondes formé dans la diode elle-même. Ici, la lumière est réfléchie et ensuite amplifiée avant de sortir par une extrémité de la diode laser.
- Laser à semi-conducteur à pompage optique : Le laser à semi-conducteur pompé optiquement, OPSL utilise une puce semi-conductrice III-V comme base. Celle-ci agit comme un milieu de gain optique, et un autre laser qui peut être un ILD est utilisé comme source de pompage. L’approche OPSL offre plusieurs avantages, notamment dans la sélection de la longueur d’onde et l’absence d’interférence des structures d’électrodes internes.
Une explication plus complète de la théorie et du fonctionnement de la diode laser se trouve dans une autre page de ce tutoriel.
La diode laser est maintenant bien établie, et utilisée dans une grande variété d’applications. Bien qu’elles ne soient pas aussi bon marché que de nombreuses autres formes de diodes, les diodes laser sont toujours produites en grandes quantités et à un coût relativement faible, comme le montre le fait que les diodes laser sont même utilisées dans les crayons lumineux utilisés pour illustrer les présentations de diapositives sur rétroprojecteur. À l’autre extrémité du marché, les diodes laser utilisées dans les systèmes de communication optique ont montré des débits de données supérieurs à 20 Gbits par seconde. Avec des niveaux de performance dans cette région, elles sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses applications de communication.
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