El DIODO LASER

Alumnos: Besada Martn

Longueira Sebastian

Ortega Damian

Fsica del Estado Slido

Qu es un Diodo Lser?

El diodo lser es un dispositivo semiconductor que bajo condiciones adecuadas emite luz lser.

Diodo

Luz lser

Lserlight amplification by stimulated emissionof radiation.

Radiacin electromagntica Emisin estimulada Monocromaticidad Coherencia espacial Haz colimado

Emisin y absorcin

Coefficientes de Einstein (1916)

Absorcin

Emisin estimulada

Emisin espontnea

Equilibrio dinmico

Distrib. de Maxwell-Boltzmann+ Radiacin del cuerpo negro+ Cuantizacin de Planck

La probabilidad de emisin espontnea es proporcional a la de emisin estimulada

Inversin de poblacin

Al producirse la inversin de poblacin la emisin estimulada predomina porsobre la emisin espontnea generando la accin lasrica

Esquema general de un lser

Lser de rub (Primer lser fabricado 1960)

Lser de Helio-Nen

Lser semiconductor (diodo lser)

Mismo principio de funcionamiento

Niveles energticos de transicin son banda de valencia y conduccin

Juntura PN

Electrones en banda de conduccin decaen y se recombinan liberando un fotn

Energa de mantenimiento de inversin dada por la corriente por la juntura.

Diagrama de bandas para distintos tipos de materiales

Eg Si = 1.1ev (semiconductor) Eg Diamante = 5ev (aislante)

Cmo Funciona?1) Emisin de Luz (Aspecto Terico)

Recombinacin de e- de la BC con h+ de la BV, produciendo emisin de luz h = Eg ( = hc/Eg)

Requisitos de funcionamiento: e- en BC y h+ en BV Gap directo Eg adecuada

Cmo se construye?

Diferentes estructuras del lser

Tipos de lser segn la longitud de onda

Ultravioleta0,16Hidrgeno (H2)

Ultravioleta0,17Xenn Molecular (Xe2)

Visible0,4416Helio-Cadmio (HeCd)

Visible0,5145 / 0,4880Argn (Ar)

Visible0,59Rodamio (6G)

Visible0,6328Helio-Neon (HeNe)

Visible0,6943Rub (Al2O3)

Visible0,7525Kripton (K)

Infrarrojo0,91Arseniuro de Galio (GaAs)

Infrarrojo1,06Cristal (Nd:Cristal)

Infrarrojo1,064Granate de Ytrio y Aluminio (Nd:YAG)

Infrarrojo3,1Fluoruro de Hidrgeno (HF)

Infrarrojo10,6Dixido de Carbono (CO2)

Infrarrojo118,6Vapor de agua (H2O)

Infrarrojo773Cianuro de Hidrgeno (HCN)

LONGITUD DE ONDA [uM]TIPO DE LASER

Diferencias entre Led y el Diodo Lser

Ms rpido Potencia de salida mayor Emisin coherente de luz Construccin es ms

compleja Actan como fuentes

adecuadas en sistemas de telecomunicaciones

Modulacin a altas velocidades, hasta GHz

Lser Led

Mayor estabilidad trmica Menor potencia de salida Mayor tiempo de vida Emisin incoherente Mas econmico Se acoplan a fibras pticas

en distancias cortas de transmisin

Velocidad de modulacin hasta 200MHz

VS.

Mas diferencias entre Led y el Diodo Lser

Luz emitida en forma unidireccional

Lser Led

Luz emitida en mltiples direcciones

VS.

Mas diferencias entre Led y el Diodo Lser

Lser Led

Existen fotones con mayores dispersiones en cuanto a las longitudes de onda

VS.

Los fotones emitidos por un lser poseen longitudes de onda muy cercanas entre s (Monocromtica).

Tamao del Diodo Lser

Un diodo LASER empaquetado. Atrs, una moneda de un centavo estadounidense como referencia de escala.

Imagen de un chip del diodo LASER contenido en el paquete mostrado en la imagen superior. Se muestra en el orificio de una aguja que sirve de escala.

Encapsulado de un Diodo Lser comercial

Ensamblaje de Fibra ptica

Para que se utiliza?

CD DVD Impresora Lser Soldadura Lser Usos medicinales Usos Militares

FIN DE LA PRESENTACION

El CD-ROM

El diodo lser produce un rayo, que tras rebotar por las lentes,rebota en el espejo y atraviesa el cabezal hasta el CD ROM.

El cabezal se mueve a lo largo del radio del CD ROM mientras este gira a gran velocidad.

Si, al chocar el disco, el rayo se dispersa entonces no se recibe lectura (superficie quemada, 1). Si rebota se dirige por el cabezal hacia los espejos.

En su retorno, es desviado hacia el foto diodo que traduce la luz reflejada al codigo binario. Luz (0), no luz (1).

Impresora Lser

El papel se introduce cubierto de pequeas partculas con carga elctrica.

El procesador ordena encender o apagar el rayo lser que impactasobre el papel tras rebotar en un prisma. El rayo cargado elimina la carga en las zonas de imagen.

Se roca el papel con toner que tambin esta cargado. Se adhieresolo a las zonas donde no hay carga (imgenes). Las zonas blancas al tener carga lo repelen.

El papel pasa a la zona de fusionado donde el toner se pega definitivamente mediante presin y calor.

Soldadura Lser

Necesitan un punto lser con una precisin geomtrica (redonda) de intensidad constante. Para dirigir una energa aproximada de 30W a un punto de 0.8mm de dimetro, la luz de varios diodos debe de ser enfocada a un punto y esto solo es posible usando un juego de lentes .

El estao entra en el rea del lser. La radiacin directa sobre el hilo hace que se caliente cerca de su punto de fusin, no mas. No obstante la tensin superficial causa una "Gota de Estao" a la punta del hilo. Si el Haz de luz sale de rea de soldadura, quemara la placa.

El Hilo de estao, que esta cerca del punto de fusin, toca el punto de soldadura y se funde entre la pista y el terminal ya pre-calentados.

El estao esta todava fundido. Necesita un tiempo para adquirir las propiedades fsicas de una soldadura (concavidad).

LA CIRUGIA LASER: USOS OFTALMOLOGICOS Y OTRAS

APLICACIONES

Quitar tumores (especialmente de cerebro o hgado) produciendo al mnimo dao al tejido circundante, cauterizando automticamente los vasos y produciendo una cicatriz pequea.

Sellar o cauterizar vasos sanguneos de pequeo a mediano calibre (dimetro) con el objetivo de minimizar las hemorragias intraoperatorias evitando la prdida de sangre vital muy util para las cirugas plasticas y generales.

Cauterizar tambin los vasos linfticos, de esta forma se reduce el edema al no permitir la extravasacin de liquido intercelular y tambin evitara la diseminacin de clulas cancerigenas o tumorales.

Acta sobre las terminaciones nerviosas y de esta forma se reducira el dolorpostoperatorio ya que no se daan en forma directa los sensoreceptrores.

Uso cosmtico en ciruga estetica o plastica para mejorar las caractersticas de la piel mediante la realizacin de procedimientos de lifting. La aplicacin del rayo laser sobre la piel estimula la produccin de fibras colgenas reduciendo la formacin de arrugas cutneas.

Breve explicacin del uso medicinal del diodo lser

Por lo general produce un aumento significativo de la temperatura debido a que es absorbido por sustancias presentes en el cuerpo (melanina, sangre, pigmento de tatuajes, etc.) generando de esta forma una lesin controlada destruyendo el tejido afectado y produciendo una cicatriz. Existen varios tipos de rayos laser: el de dixido de carbono (CO2), el YAG laser (itrio-aluminio), entre otros. Cada laser se utiliza para cosas especificas inclusive dentro de una misma especialidad como por ejemplo la oftalmologa, se utilizan 3 tipos de laseresdistintos.

Ciruga Lser oftalmolgica (uso en miopa, astigmatismo e hipermetropa)

La cornea (parte transparente y mas externa del ojo) esta formada por un epitelio, un estroma y un endotelio. Su funcin es de proteccin y principalmente de "lente" ya que es la parte del ojo con mayor poder de refraccin (aproximadamente 43 dioptras).

La ciruga laser refractiva o conocida como "la ciruga para no utilizar lentes o anteojos", consta en la aplicacin de un haz de luz laser en un sector especifico de la cornea realizando un pulido o moldeado del estroma. De esta forma se ajusta el poder refractivo del ojo con el fin de llevar al paciente a la emetropia (visin normal sin la utilizacin de ningn tipo de correccin).

El procedimiento se realiza utilizando colirios anestsicos locales y su duracin es de aproximadamente unos 15 a 20 minutosincluyendo la preparacin.

Ciruga Lser Ocular

Tecnologa militar

Los sistemas de guiado por lser para misiles, aviones y satlites son muy comunes. La capacidad de los lseres de colorante sintonizables para excitar de forma selectiva un tomo o molcula puede llevar a mtodos ms eficientes para la separacin de istopos en la fabricacin de armas nucleares.

Otro uso muy comn es en las miras de las armas.