Il diodo laser include:
Fondamenti del diodo laser Tipi di diodo laser Struttura Come funziona un diodo laser Specifiche Affidabilità
Altri diodi: Tipi di diodi
La tecnologia dei diodi laser a semiconduttore è oggi ampiamente utilizzata in molti settori dell’industria elettronica.
La tecnologia dei diodi laser è ormai consolidata, con i diodi laser che forniscono un mezzo economico e affidabile per sviluppare la luce laser.
Con i diodi laser che si prestano ad essere utilizzati in molte aree dell’elettronica, dai CD, DVD e altre forme di archiviazione dati fino ai collegamenti di telecomunicazione, la tecnologia dei diodi laser offre un mezzo molto conveniente per sviluppare la luce coerente.
Panoramica dei diodi laser
I diodi laser sono utilizzati in tutte le aree dell’elettronica, dalle apparecchiature domestiche, attraverso le applicazioni commerciali fino agli ambienti industriali. In tutte queste applicazioni i diodi laser sono in grado di fornire una soluzione conveniente, pur essendo robusti e affidabili e offrendo un alto livello di prestazioni.
La tecnologia dei diodi laser ha una serie di vantaggi:
- Capacità di potenza: I diodi laser sono in grado di fornire livelli di potenza da pochi milliwatt fino ad alcune centinaia di watt.
- Efficienza: I livelli di efficienza dei diodi laser possono superare il 30%, rendendo i diodi laser un metodo particolarmente efficiente per generare luce coerente.
- Luce coerente: La natura stessa di un laser è che genera luce coerente. Questa può essere focalizzata in un punto limitato alla diffrazione per applicazioni di archiviazione ottica ad alta densità.
- Costruzione robusta: I diodi laser sono completamente allo stato solido e non richiedono elementi di vetro fragili o procedure di configurazione critiche. Di conseguenza, sono in grado di funzionare in condizioni difficili.
- Compatto: I diodi laser possono essere piuttosto piccoli, permettendo alla tecnologia dei diodi laser di fornire una soluzione molto compatta.
- Varietà di lunghezze d’onda: utilizzando la tecnologia più recente e una varietà di materiali, la tecnologia dei diodi laser è in grado di generare luce su un ampio spettro. L’uso della luce blu con una lunghezza d’onda corta permette una focalizzazione più stretta dell’immagine per un’archiviazione a più alta densità.
- Modulazione: È facile modulare un diodo laser, e questo rende la tecnologia dei diodi laser ideale per molte applicazioni di comunicazione ad alta velocità. La modulazione si ottiene modulando direttamente la corrente di pilotaggio del diodo laser. Questo permette di raggiungere frequenze fino a diversi GHz per applicazioni come le comunicazioni di dati ad alta velocità.
Sfondo del diodo laser
Il nome laser deriva dalle parole Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. I laser funzionano a causa di un fenomeno chiamato emissione stimolata che fu postulato per la prima volta da Albert Einstein prima del 1920. Anche se un certo numero di mezzi tra cui gas, liquidi e solidi amorfi possono essere utilizzati per i laser, i primi sono stati realizzati negli anni ’60 utilizzando rubini. Un laser a gas elio-neon seguì questo nel 1961, ma fu solo nel 1970 che i diodi laser a semiconduttore furono fatti funzionare a temperatura ambiente da Hayashi. Questo rappresentava il passo finale nel lavoro di ricerca che era stato intrapreso da un certo numero di persone e organizzazioni nel corso degli anni. Aveva richiesto uno studio approfondito delle proprietà dell’arseniuro di gallio, il materiale usato come base per molti diodi laser e molto lavoro sulle proprietà delle strutture dei diodi.
Simbolo del diodo laser
Il simbolo del diodo laser usato per gli schemi circuitali è spesso lo stesso usato per i diodi ad emissione luminosa. Questo simbolo di circuito del diodo laser usa il simbolo di base del diodo semiconduttore con le frecce che indicano la generazione e l’emanazione della luce.
Quando sono usati all’interno di un circuito, sono spesso indicati come diodi laser per distinguerli da altre forme di diodi che emettono luce.
Base dei diodi laser
Ci sono due tipi principali di diodi laser semiconduttori. Funzionano in modi abbastanza diversi, anche se molti dei concetti usati al loro interno sono molto simili.
- Diodo laser a iniezione: Il diodo laser a iniezione, ILD, ha molti fattori in comune con i diodi ad emissione di luce. Sono fabbricati utilizzando processi molto simili. La differenza principale è che i diodi laser sono fabbricati con un canale lungo e stretto con estremità riflettenti. Questo funge da guida d’onda per la luce.
In funzione, la corrente scorre attraverso la giunzione PN e la luce viene generata utilizzando lo stesso processo che genera la luce in un diodo ad emissione luminosa. Tuttavia la luce è confinata all’interno della guida d’onda formata nel diodo stesso. Qui la luce viene riflessa e poi amplificata prima di uscire da un’estremità del diodo laser. - Laser a semiconduttore pompato otticamente: Laser a semiconduttore pompato otticamente, OPSL usa un chip semiconduttore III-V come base. Questo agisce come un mezzo di guadagno ottico, e un altro laser che può essere un ILD viene utilizzato come sorgente di pompa. L’approccio OPSL offre diversi vantaggi, in particolare nella selezione della lunghezza d’onda e la mancanza di interferenze dalle strutture interne degli elettrodi.
Una spiegazione più completa della teoria e del funzionamento del diodo laser può essere trovata in un’altra pagina all’interno di questo tutorial.
Il diodo laser è ormai ben stabilito, e utilizzato in una vasta gamma di applicazioni. Anche se non è così economico come molte altre forme di diodo, i diodi laser sono ancora prodotti in grandi quantità e ad un costo relativamente basso, come dimostra il fatto che i diodi laser sono anche utilizzati nelle matite luminose utilizzate per illustrare le presentazioni di diapositive con proiettore. All’altra estremità del mercato, i diodi laser per l’uso nei sistemi di comunicazione ottica sono stati mostrati con velocità di dati in eccesso di 20 Gbits al secondo. Con livelli di prestazioni in questa regione, sono sempre più utilizzati in molte applicazioni di comunicazione.
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