3. Realimentación y efecto umbral
Para explicar el funcionamiento de la cavidad resonante en un láser semiconductor, se utiliza el modelo de láser más simple: la cavidad Fabry-Perot. En la figura 3 se puede ver el esquema fundamental.
Figura 3. Cavidad Fabry-Perot.
La cavidad Fabry-Perot se forma al introducir la heteroestructura entre dos espejos formados al cortar de forma recta y limpia el material a lo largo de los planos de corte de semiconductor, figura 3. La reflexión se produce por la discontinuidad entre el medio semiconductor y el aire. La reflectividad de potencia de dicho espejo se puede calcular aplicando las fórmulas de Fresnel para incidencia normal.
donde n ext representa el índice de refracción del medio exterior, que en la mayoría de los casos será aire ( n ext » 1). En general, el índice de refracción de los materiales semiconductores empleados ronda el valor n ext » 3.5, por lo que R » 0.3, suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
la dirección en la que se forma la cavidad es paralela al plano de la unión pn y está físicamente localizada en la zona activa del semiconductor. Por otra parte, la inversión de población necesaria en la zona activa se consigue inyectando electrones a la zona activa en dirección perpendicular al plano de la unión pn. Las dimensiones típicas de la zona activa son, en cuanto a longitud de 100 a 500 mm, en anchura de 5 a 15 mm y en grosor de 0.1 a 0.5 mm. Por lo tanto, a todos los efectos, puede considerarse una guía de onda dieléctrica plana. En concreto, dentro de la estructura existen tres tipos de modos:
1. Modos laterales, que son ondas estacionarias formadas en la coordenada y de la zona activa, determinan la forma y el perfil del campo eléctrico en dicha dirección.
2. Modos transversales, que son ondas estacionarias formadas en la coordenada x de la zona activa, determinan la forma y el perfil del campo eléctrico en dicha dirección.
3. Modos longitudinales, son ondas estacionarias formadas en la coordenada z de la zona activa y determinan el espectro de frecuencias emitido por el láser.
De los tres modos, la combinación de 1 y 2 resultan en los perfiles modales espaciales del campo, similares a los modos LP de una fibra óptica, mientras que los terceros, determinan las frecuencias propias de la cavidad que se emitirán en forma de radiación al exterior de ésta.
FUENTE:http://pesquera.tel.uva.es/tutorial/Tema_II/Laser/TUTORIAL/Laser.html
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Leonardo R. Sanabria A.
SCO
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