1. Materiale a semiconduttore:
* Il nucleo di un laser a semiconduttore è un materiale a semiconduttore, in genere un composto come l'arsenuro di gallio (GAAS) o il fosfuro di inpo (INP).
* Questi materiali hanno una struttura di banda unica in cui possono esistere elettroni in due livelli di energia:la banda di valenza (energia inferiore) e la banda di conduzione (energia superiore).
2. Pumping:
* Per creare la luce laser, gli elettroni devono essere eccitati alla banda di conduzione. Ciò è ottenuto da pompaggio Il materiale a semiconduttore con energia.
* Il pompaggio può essere eseguito con vari metodi:
* Pumping elettrico: Applicazione di una corrente elettrica al materiale a semiconduttore.
* Pumping ottico: Illuminando il materiale con luce di un'energia più elevata.
3. Inversione della popolazione:
* Quando gli elettroni sono eccitati alla banda di conduzione, possono tornare alla banda di valenza, rilasciando energia sotto forma di luce.
* Tuttavia, per raggiungere l'azione laser, una condizione chiamata Inversione della popolazione è cruciale. Ciò significa avere più elettroni nello stato eccitato (banda di conduzione) che nello stato fondamentale (banda di valenza).
4. Emissione stimolata:
* Una volta raggiunta l'inversione della popolazione, un fotone (particella leggera) con la giusta energia può interagire con un elettrone eccitato, facendolo tornare alla banda di valenza ed emettere un altro fotone con la stessa energia e fase.
* Questo si chiama emissione stimolata . Questo fotone emesso, a sua volta, può stimolare altri elettroni eccitati a emettere fotoni, portando a una cascata di fotoni identici.
5. Cavità ottica:
* Per creare un raggio laser, il materiale a semiconduttore è racchiuso in una cavità ottica .
* Questa cavità è costituita da due specchi, uno altamente riflettente e parzialmente riflettente.
* I fotoni emessi rimbalzano avanti e indietro tra gli specchi, aumentando l'intensità della luce.
* Lo specchio parzialmente riflettente consente a parte della luce di fuggire, formando il raggio laser.
6. Luce laser:
* La luce emessa da un laser a semiconduttore è altamente coerente (tutti i fotoni hanno la stessa frequenza e fase) e monocromatiche (tutti i fotoni hanno la stessa lunghezza d'onda).
* Ciò lo rende utile in una vasta gamma di applicazioni, come comunicazioni ottiche, puntatori laser, scanner a barre e chirurgia laser.
In sintesi:
Il principio di un laser a semiconduttore prevede la creazione di un'inversione di popolazione in un materiale a semiconduttore, usando l'emissione stimolata per amplificare la luce e quindi limitare la luce all'interno di una cavità ottica per produrre un raggio laser coerente e monocromatico.
