Instituto Nacional de Astrofsica ptica y ElectrnicaFsica de Lseres

Lseres Semiconductores

Por:Israel E. Lazo Martnez

Abril 2004

ContenidoIntroduccin.Teora de semiconductores.Bandas de energa.Uniones PN.Luminiscencia.Tipos de cavidad.Aplicaciones.Referencias

IntroduccinHoy en da los lseres semiconductores se encuentran en casi todas partes, ya que resultan ser muy verstiles y muy fciles de implementar; los podemos encontrar en aplicaciones de fibra ptica, reproductores de CD, reproduccin de pelculas en formato DVD etc.La mayora de los materiales semiconductores estn basados en una combinacin de elementos del grupo tres y del grupo cinco de la tabla peridica.Entre los materiales ms comunes se encuentra el GaAs, AlGaAs, InGaAs.

Espectro de emisinLa emisin lser en onda continua se encuentra normalmente entre los 630 y 1600nm, pero recientemente el lser semiconductor InGaN genera una onda continua a los 410nm a temperatura ambiente.

Elementos bsicos de la teora de semiconductores

Bandas de energa y emisin de luzLas propiedades pticas y elctricas de los semiconductores se describen mejor en trminos de los diagramas de niveles de energa.

Fig. 1. Diagramas de las bandas de energa para los semiconductores tipo n y p.

Materiales tipo P y tipo N

Unin PN

Diagrama de la estructura del nivel de energa de la unin compuesta PN

Luminiscencia en inyeccin.

Ahora consideraremos lo que sucede cuando una corriente es inyectada a travs del diodo.

Emisin de la radiacinLa longitud de onda mas larga que es posible emitir, correspondiente a un electrn que se desplaza de la parte inferior de la banda de conduccin hasta la parte superior de la banda de valencia, esta dada por:Donde WG es la energa de la banda prohibida

Diferentes uniones de materiales semiconductores

Transiciones radiativas

Hay tres transiciones radiativas que son importantes en un lser semiconductor.

La cavidadLa cavidad est formada por dos espejos paralelos, de modo que la luz generada dentro dela cavidad sea parcialmente reflejada dentro del cristal. Es comn en este tipo de lseres tener como espejos a las mismas obleas semiconductoras

Tipos de emisin debidos a la cavidad

En los lseres semiconductores, existen dos formas de emisin debido a la cavidad, por lo mismo estos se clasifican en:

Lseres de emisin horizontal. Lseres de emisin vertical.

Lseres de emisin horizontal

Lseres de emisin vertical

Ejemplos

Aplicaciones Comunicaciones (fibra ptica)Equipo electrnico (reproductores de CD)EspectroscopiaMedicinaInformtica (DVD)

Bibliografa 1) J. Watson, Optoelectrnica, Ed. Limusa, 1993.2) http://vcs.abdn.ac.uk/ENGINEERING/lasers/semi.html3) http://www.powertechnology.com/TECHLIB/BEAMCHAR/BEAMCHAR.HTM4) http://www.columbia.edu/cu/mechanical/mrl/ntm/level2/ch02/html/l2c02s12.html5) http://www.sandia.gov/1100/X1118VECSEL.htm6) http://jupiter.phys.ttu.edu/corner/1998/feb98.pdf7) http://www.laserphysics.kth.se/optronic/Semiconductor_lasers.pdf8) http://www-opto.e-technik.uni-ulm.de/forschung/jahresbericht/1998/ar98gj.pdf9) http://www.mtmi.vu.lt/pfk/funkc_dariniai/diod/led_laser.htm10) http://engphys.mcmaster.ca/undergraduate/outlines/PDFs/Lecture%2034%20%20Sources%20Part%20II.pdf