Как работатет лазерный диод

Лазерные диоды стали очень популярны в последнее время. Невысокая стоимость, обусловленная простотой изготовления, и минимум управляющих электрических цепей сделали это тип светоизлучателей очень распространенным. Это раньше лазерный прицел можно было увидеть только в криминальных боевиках, а сейчас небольшие фонарики с полупроводниковым лазером внутри используются даже в детских игрушках. Рассмотрим принцип работы лазерного диода.

Принцип действия лазерного диода основан на возникновении инверсии населенности (преобладания частиц с большими энергетическими уровнями) в области полупроводникового p-n перехода в процессе инжекции (увеличения концентрации) носителей электрического заряда: электронов или дырок.

Кристалл полупроводника в лазерном диоде выполнен в виде тонкой прямоугольной пластинки, являющейся, по сути, оптическим волноводом. Чтобы из пластины сделать полупроводниковый электронный компонент – его легируют с двух сторон таким образом, чтобы с одной стороны получилась n-область, а с другой – p-область.  Получается примерно тот же переход, что и в обычном диоде только намного больший по площади.

Торцевые стороны пластины очень тщательно полируются, чтобы получился оптический резонатор. В результате даже один фотон света, попавший внутрь пластины и имеющий направление движение, перпендикулярное этим отполированным торцам, будет многократно отражаться и создавать все больше и больше новых фотонов. И как только количество вновь созданных фотонов, которые также движутся перпендикулярно отполированным сторонам пластины, превысит количество новых фотонов, которые поодиноко вылетают из нее (теряются) – начнется генерация лазерного луча.

Лазерный луч на выходе из пластины достаточно тонок, но он сразу же начинает расходиться (рассеиваться). Чтобы собрать его снова производители лазерных диодов используют специальные собирающие линзы.

Интересно. Кстати раньше в проигрывателях компакт дисков использовался не лазерный диод, а гелий-неоновый лазер, а точнее сказать – его уменьшенная копия.