Laserdiode
En laserdiode er en speciel form for diode af halvleder-materiale, af nogenlunde samme slags som i lysdioder. I laserdioden hersker der specielle forhold for elektronerne i halvledernes krystalstruktur, som gør dioden til et aktivt lasermedium der udsender en laserstråle; et snævert strålebundt af lys med en veldefineret bølgelængde, og dermed en bestemt farve.
Sådan virker en laserdiode
Som alle halvlederdioder består laserdioden[1] af en pn-overgang i et halvledermateriale, dog sjældent silicium. Når der sendes strøm igennem en diode i lederetningen, trænger nogle af de "overskydende" elektroner fra n-området ind i p-området, og huller ("ledige pladser" hvor der "mangler" en elektron) fra p-området trænger ind i n-området. Normalt vil elektronerne hurtigt finde et hul, og når de "falder i", frigives en smule energi i form af en foton eller "lyspartikel" – det er dét der foregår i en lysdiode.
Det særlige ved laserdioden er, at hullerne og de frie elektroner kan færdes side om side i nogen tid (nogle mikrosekunder), før elektronen "falder i" hullet. "Faldet" kan udløses af en passerende foton med den rigtige bølgelængde. Dette er stimuleret fotonudsendelse. Desuden har den foton, der blev udsendt under stimuleringen ved en kvantemekanisk effekt, samme retning og fase som den passerende foton. I princippet kan én foton stimulere en byge af fotoner på sin vej gennem laserdiodens aktive del – et aktivt lasende medium. Ved at spejle noget i 2 ender af dette medium, opnår man favorisering af stimulering i spejlenes retning. Derfor vil en stor af lyset blive sendt frem og tilbage mellem spejlene – og ved hver tur vil strålen blive forstærket. Noget af laserstrålen passerer gennem en af spejlene og kan nu anvendes.
I bogstaveligste forstand er det lasende område en fotonforstærker.
Laserdioder i dagligdagen
Laserdioder er små, kompakte og relativt energieffektive sammenlignet med andre slags lasere, og de bruges til en lang række forskellige praktiske formål, eksempelvis:
- Telekommunikation: Laserdiodens lys kan moduleres (populært sagt: tændes og slukkes) ekstremt hurtigt med elektroniske signaler, og det er nemt at koble laserlyset ind i en optisk fiber.
- Afspillere og "drev" for CD-, CD-ROM- og DVD-skiver bruger en infrarød eller rød laserdiode til at læse og evt. skrive på skiven.
- Laserdioden bruges også i små batteri-drevne "laser-pegepinde", laserbaserede sigtemidler til skydevåben og måleinstrumenter m.v.
- I nyere eksemplarer af de stregkode-læsere man ofte finder i supermarkeder, kommer laserstrålen fra en laserdiode.
Før udviklingen af brugbare og pålidelige laserdioder brugte man små Helium-Neon-lasere i bl.a. CD-afspillere og stregkodelæsere.
Noter
- ^ http://www.hanel-photonics.com/laser_diode_market_fabry_perot.html oversigt over tilgængelige bølgelængder
 | Wikimedia Commons har medier relateret til: |
|
Medier brugt på denne side
Original caption: "This technology is known as a Tunable Diode Laser (TDL) gas sensor. The heart of the TDL system is a small laser diode (about 2mm square) that produces a narrow and specific wavelength of light tuned to a harmonic frequency of the water vapor molecule in the near infrared band. The light causes the molecule to vibrate and absorb the energy.
Once adjusted to the specific frequency of the molecule, the laser is minutely tuned to different wavelengths on either side of the target wavelength. By comparing the light energy being absorbed at the water vapor frequency, to the light energy at the surrounding frequencies, a very precise measurement can be made. Multiple measurements are made every second, making the system quick to respond to variations in the target gas.
TDL gas sensing technology is particularly good at detecting low levels of gases at the parts per million or even parts per billion level. With the vast majority of manufactured products relying more and more on gas measurement of some kind, commercial applications for this technique are broad. In every environment from wafer fabrication process control in the semiconductor industry to detecting trace levels of noxious gases in stack emissions, TDLs will be making news in the industrial and environmental monitoring sectors of the economy for years to come."