Diodo Emisor de Luz (Funcionamiento)

Las siglas LED significan "light emmiting diode" (diodo emisor de luz), trabaja exactamente igual que un diodo normal, dejando pasar la corriente eléctrica por un solo sentido e iluminándose gracias a esta. Este dispositivo está constituido por un encapsulamiento que generalmente suele ser en forma de habichuela, aunque también existen con forma rectangular.

Dentro del encapsulamiento encontramos un chip que es el encargado de gestionar dos áreas internas denominadas "P" y "N". De cada una de estas dos áreas obtenemos un "borne" o más comúnmente llamado "patilla". El borne más largo es el positivo y el más corto el negativo.

Los LEDs, un bajo voltaje de corriente continua (CC) circulan a través de dos

Capas de material semiconductor. Esto resulta en la generación de fotones de

Luz de un reducido rango de frecuencias. El color de la luz depende del material

Semiconductor utilizado y del tipo de dopante (impurezas) que se le agregue. El

Semiconductor se aloja en una caja epoxi que además funciona como un sistema óptico (lente), que enfoca la luz producida. Para uso con la red de

Suministro eléctrico, se necesitan controladores electrónicos y conversores de

Voltaje. El nivel de innovación tecnológica y de ingeniería involucrada en los

LEDs modernos es mucho mayor que en las fuentes convencionales de luz.

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

Diodo Láser (Funcionamiento)

Al igual que en el LED en el LD generamos fotones a partir de la recombinación de

Pares electrón-hueco, pero en el LD tendremos una cavidad óptica que guía los fotones generados. La cavidad óptica es básicamente una cavidad resonante en la cual los fotones sufren múltiples reflexiones. Por tanto, cuando los fotones son emitidos sólo se permite que una pequeña fracción de éstos deje la cavidad. En consecuencia, la concentración de fotones dentro de la cavidad empieza a crecer. Existen muchas cavidades para su utilización en diodos láser, siendo las más importantes la cavidad de Fabry-Perot, cavidades con realimentación distribuida con enrejados periódicos ("gratings") y cavidades de láseres de emisión superficial

Con reflectores diseñados especialmente para ellas. La cavidad más utilizada es la de Fabry-Perot cuyo elemento más importante es una superficie pulida que hace de espejo reflejando los fotones generando modos resonantes. Estos modos resonantes son los que satisfacen la expresión,

Donde q es un entero, L es la longitud de la cavidad y ﮑ es la longitud de onda del fotón en el material. Su relación con la longitud de onda en el vacío es

Donde nr es el índice de refracción de la cavidad. El espaciado entre los modos estacionarios es

Como puede observarse en la siguiente figura (a) sólo se pulen dos caras opuestas de la cavidad (dos superficies que hacen de espejo). Las otras dos se dejan sin pulir de forma que los fotones emitidos no son reflejados en estas caras, es decir, no se generan modos resonantes por lo que no está permitido el crecimiento de la concentración de fotones en esa dirección. En la dirección en la que sí existen las caras pulidas es en donde se generan los modos resonantes que provocan el proceso de emisión estimulada.

Únicamente las ondas estacionarias sobreviven dentro de la cavidad. Estas ondas estacionarias se producen cuando una onda se superpone con su reflejada. Dichas ondas estacionarias están formadas por aquellas longitudes de onda que garantizan que la amplitud del campo eléctrico es cero en cada espejo.

Fig.: (a) Estructura láser típica donde se ven los espejos y la cavidad utilizada para confinar los fotones.

(b) Estados estacionarios de la cavidad. Los espejos son los responsables de estos estados. (c) La variación de

La constante dieléctrica es la responsable del confinamiento óptico. La estructura de la cavidad óptica de estas

Figuras es la de la cavidad de Fabry-Perot.

Diodos fotodetectores

Cuando el diodo opera en el tercer cuadrante (polarización inversa), la corriente es independiente del voltaje, pero es proporcional a la energía luminosa. Como dispositivo podemos medir mediante la corriente los niveles de iluminación o convertir las variaciones de señales ópticas.

En muchas de las aplicaciones, la velocidad de la respuesta es crítica. Por ejemplo, si el fotodiodo tiene que responder a una serie de impulsos luminosos separados por 1 ns, el tiempo de respuesta del fotodetector tiene que ser mucho menor que 1 ns.