CAPÍTULO 4: TIPOS DE LÁSER
recto, se produce emitiendo un fotón. Ese es el mecanismo de inversión de población de un láser semiconductor. Cuando la inversión es suficientemente alta
tendremos emisión estimulada, que suele producirse en la dirección paralela a
la unión. Si no se alcanza la condición de umbral la emisión no es coherente y
tenemos un LED.
Las dimensiones de un láser de diodo son pequeñas, incluso menores que
un milímetro. Dos de las superficies perpendiculares a la unión se mantienen rugosas para disminuir la reflexión y evitar la emisión en esas direcciones. Las otras
dos se pulen y actúan como espejos, favoreciendo la amplificación. De esta
manera, la propia estructura actúa como cavidad, sin necesidad de espejos
externos. Esto es así porque los semiconductores tienen índices de refracción
bastante altos que hacen que la reflectividad en la superficie medio-aire sea
de un 30-40%.
La salida de un láser de diodo puede contener varias frecuencias debido
al carácter de banda de los niveles de energía. Sin embargo, al ser la cavidad
muy pequeña, esas frecuencias están muy separadas. Es posible seleccionar
una de ellas por medio de varios mecanismos.
Otro de los factores que influyen en la respuesta del láser es la temperatura, puesto que afecta fuertemente a la población de los niveles. En general,
un aumento de temperatura conlleva un crecimiento de la corriente umbral
para que se produzca emisión. También influye en la longitud de onda de emisión, que tiende a aumentar.
El perfil espacial del haz no es gaussiano o redondeado sino más bien alargado, debido a la difracción en la dirección perpendicular a la unión. En esa
dirección el haz se puede abrir en ángulos de decenas de grados. En la opuesta
sólo lo hace unos 10º. Este tipo de haz es muy difícil de controlar y por ello poco
útil y esa es una de las mayores desventajas de este tipo de láseres.
Entre las ventajas de estos láseres están su alta eficiencia, el pequeño tamaño y bajo peso, consumo escaso y la capacidad de ser excitados por fuentes
de bajo voltaje. Todo ello hace que sean muy usados en aplicaciones como
lectores de discos compactos, impresoras o telecomunicaciones. La posibilidad
de usar conjuntos de láseres de diodo agrupados, a veces utilizando fibras ópticas, ha hecho que puedan conseguirse potencias muy altas con este tipo de
láseres, lo que ha extendido sus aplicaciones a muchos campos de la industria
y de la ciencia.
La longitud de onda de un láser semiconductor, salvo efectos térmicos,
está definida por la anchura del gap. En los más comunes, como el de AlGaAs,
el gap está en la frontera entre el rojo y el infrarrojo y la mayoría se mueven en
esa zona. Sin embargo a día de hoy hay láseres de diodo comerciales desde el
infrarrojo lejano hasta el ultravioleta.
Las estructuras de los láseres semiconductores pueden ser (y son) más
complicadas que un simple diodo. Normalmente existen varias capas de materiales distintos (heterouniones). Estas heterouniones favorecen el confina-
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