Diodo laser: differenze tra le versioni
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Un diodo laser, come molti altri dispositivi elettronici, è composto da materiale [[Semiconduttore#I Semiconduttori estrinseci|semiconduttore drogato]] presente su uno strato molto sottile sulla superficie di un wafer di cristallo. Il cristallo viene [[drogaggio|drogato]] per produrre una regione di [[semiconduttore]] di tipo n e una regione di [[semiconduttore]] di tipo p, una sopra l'altra, per ottenere una [[giunzione p-n]], cioè un [[diodo]].
Come in altri tipi di diodi, quando la struttura viene polarizzata direttamente, le [[Lacuna (fisica)|lacune]] provenienti dalla regione p vengono iniettate nella regione n, dove gli [[elettroni]] sono i ''portatori maggioritari'' di carica. Analogamente, gli elettroni dalla regione n sono iniettati nella regione p, dove le lacune sono i portatori maggioritari. Quando un elettrone e una lacuna sono presenti nella stessa regione, possono [[ricombinazione (fisica)|ricombinarsi]] per [[emissione spontanea]], cioè l'elettrone può rioccupare lo stato energetico della lacuna, emettendo un [[fotone]] con un'energia uguale alla differenza tra gli stati dell'elettrone e della lacuna coinvolti. Questi elettroni e lacune iniettati rappresentano la [[corrente elettrica|corrente]] di iniezione del diodo, e l'emissione spontanea dà al diodo laser sotto la [[soglia laser]] proprietà simili a un [[LED]]. L'emissione spontanea è necessaria per iniziare l'oscillazione laser, ma è causa di inefficienza una volta che il laser è in oscillazione.
[[File:simple laser diode.svg|frame|right|Diagramma (non in scala) di un semplice diodo laser.]]
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Nella forma più semplice di un diodo laser, si realizza sulla superficie del cristallo una guida ottica,
strutturata in modo tale da confinare la luce in una linea relativamente stretta.
I due capi del cristallo vengono incisi per ottenere le superfici piane e perfettamente parallele di un risuonatore [[Interferometro di Fabry-Pérot|Fabry-Perot]].
I fotoni emessi in un certo modo di propagazione della [[guida d'onda]] viaggeranno lungo la guida d'onda e saranno riflessi molte volte dalla faccia di ciascuna estremità prima di essere emessi.
Quando un'onda luminosa passa attraverso la cavità è amplificata per [[emissione stimolata]],
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In generale il guadagno massimo si ottiene per fotoni con energia leggermente superiore a quella del gap, e i modi di propagazione più vicini al picco di guadagno emetteranno in modo predominante.
Se il diodo è pilotato con sufficiente potenza, si avranno anche emissioni addizionali, dette ''modi laterali''.
Alcuni diodi laser, tra cui la maggior parte di quelli operanti a [[Spettro visibile|luce visibile]], operano a lunghezza d'onda fissa, ma la lunghezza d'onda non è stabile e cambia nel tempo in funzione della temperatura e della corrente.
Per via della [[diffrazione]], il raggio diverge (si allarga) rapidamente dopo avere lasciato la cavità, con un angolo tipico di 30 gradi verticalmente e 10 gradi lateralmente.
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Il primo a mostrare l'emissione di luce coerente da un [[diodo a semiconduttore]] (il primo diodo ''laser''), fu [[Robert N. Hall]] ed il suo gruppo di lavoro al centro di ricerca General Electric nel novembre del 1962<ref>{{Cita pubblicazione |cognome=Hall |nome=Robert N. |coautori=G. E. Fenner, J. D. Kingsley, T. J. Soltys, and R. O. Carlson |anno=1962 |mese=novembre |titolo=Coherent Light Emission From GaAs Junctions |rivista=Physical Review Letters |volume=9 |numero=9 |pagine=366–369 |doi=10.1103/PhysRevLett.9.366 }}</ref>
Altri gruppi alla [[IBM]], al MIT Lincoln Laboratory, alla [[Texas Instruments]], e nei laboratori RCA furono coinvolti e ricevettero riconoscimenti per le prime dimostrazioni di emissione di luce efficiente e di luce laser in diodi a semiconduttore nel 1962 e successivamente.
Il primo diodo laser funzionante in modalità ad
''[[onda continua]]'' fu un dispositivo a [[doppia eterostruttura]] dimostrato praticamente simultaneamente da [[
In questi dispositivi, uno strato di materiale a bassa [[bandgap]] viene posto tra due strati ad alta bandgap. Un paio di materiali molto usati sono l'[[arseniuro di gallio]] (GaAs) con l'[[arseniuro di alluminio-gallio]] (Al<sub>x</sub>Ga<sub>(1-x)</sub>As). Ogni giunzione tra differenti materiali bandgap viene chiamata una ''[[eterostruttura]]'', e da questo fatto deriva il nome "laser a doppia eterostruttura" o laser '''DH'''. Il tipo di diodo laser descritto nella prima parte dell'articolo si può anche chiamare un laser ''omogiunzione'', in contrapposizione con questi dispositivi più diffusi.
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Verso la metà del 1990, IBM Research ([[Rüschlikon]], [[Svizzera]]) annunciò di aver sviluppato il cosiddetto "processo E2" che conferiva straordinarie doti di resistenza alla COD nei diodi laser basati su GaAs. Anche i dettagli di questo processo non sono stati divulgati a tutt'oggi (giugno 2006).
L'affidabilità delle barre pompa a diodi laser ad alta potenza (utilizzate per pompare i [[laser a stato solido]]) rimane un problema in molte applicazioni, malgrado tutti questi miglioramenti proprietari. In effetti la fisica dei guasti dei diodi laser non è ancora del tutto chiara e la ricerca in questo campo è molto attiva, anche se spesso non pubblica.
L'allungamento della vita di un diodo laser è critica per l'applicazione di questi in una grande varietà di campi.
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