Diodes laser:

Laser signifie : Lignt Amplification by Stimulated Emission of Radiation - autrement : amplification de lumière par émission stimulée de radiations.

La diode laser a été inventée par le Dr Robert N. Hall avec un brevet déposé en Avril 1966 (sources : https://patents.google.com/patent/US3245002)

C'est quoi une diode laser ? Une diode laser est diode qui émet un faisceau lumineux puissant qui se propage en ligne droite. Une diode laser est constituée d' une jonction de deux semiconducteurs P et N dont la partie active forme une cavité résonnante.

Symbole:

Alors que les diodes LED diffusent de la lumière dans toutes les directions, la diode laser quant à elle diffuse dans une seule direction.

Fonctionnement:

La diode laser est fabriquée à partir de deux semiconducteurs dopés P et N comme les diodes LED.

Lorsqu' elle est parcourue par un courant dans le sens direct, les électrons vont se combiner avec les trous, ces actions s' accompagnent d'un dégagement d' énergie sous forme de photons; qui va interagir avec d'autres électrons en mouvement ce qui aura pour effet de produire encore plus de photons et ainsi de suite, dans une sorte de processus auto entretenu appelé résonnance.

Dans un laser conventionnel, le faisceau lumineux concentré est produit par un phénomène dit de "pompage" repété entre deux mirroirs de la lumière émise par les atomes. Dans une diode laser on retrouve un phénomène équivalent lorsque les photons reboundissent entre les deux jonctions à semiconducteurs P et N. Le rayon laser amplifié qui s'échappe est collimaté par une lentille pour obtenir un faisceau lumineux parallèle et considéré comme monochromatique.

Une diode laser est capable d'émettre différents types de spectres lumineux allant de l'utraviolet, jusqu' à l'infrarouge.

En dessous d' un certain seuil appelé seuil d' émission induite, la diode laser fonctionne comme une diode électroluminescente. Dès qu 'on atteint le seuil d'émission induite, il apparait le mode dit d' émission principal avec une intensité relative très élevée.

Matériaux utilisés:

Pour la fabrication des diodes lasers on utilise :

Le nitrure de gallium (GaN) : longueur d'onde ∼400 nm;

L'arseniure d'aluminium gallium (AlGaAs) : longueur d'onde 630 - 900 nm;

Le phosphorure d'arseniure gallium indium (InGaAsP) : longueur d'onde 1000 - 2100 nm.

Etc ...

Exemple de diode laser:

La diode laser 12mW de puissance, faisceau de couleur rouge, longueur d'onde 650 nm. références : RLD65PZX3 (sources: Datasheet RHOM semiconductor) :

Brochage : il comprend trois broches : la broche (1) pour la diode laser, la broche (2) pour la diode de contrôle, et un point commun aux deux diodes broche (3). La diode de contrôle permet de mesurer la puissance du laser, elle joue le rôle de "feedback" pour être sûr de ne pas dépasser la puissance émise par la diode laser; comme par exemple dans le cas d' un scanner 3D où la puissance du faisceau doit être contrôlée.

Caractéristiques :

(sources : documentation technique ROHM semiconductor)

(sources : documetation technique ROHM semiconductor)

Ces deux caractéristiques montrent que le fonctionnement de la diode laser dépend de la température. Dans la première caractéritique donnant la puissance en fonction de l'intensité du courant dans le laser, la température modifie l'intensité de seuil, même si la forme de la courbe n'est pas modifiée, cette dernière est simplement translatée.

Pécautions d' emploi:

La diode laser est sensible aux décharges électrostatiques, il pour cela il est recommandé de court-circuiter l'anode et la cathode quand la diode laser est débranchée.

Les diodes lasers émettent des radiations visibles pour l' oeil humain, il est donc fortement déconseillé de regarder l'intérieur d' une diode quand elle fonctionne. Les lasers sont classés en 5 classes en fonction du niveau de risque qu' ils représentent:

Classe 1 : sans danger;

Classe 2 : émet un rayonnement visible, mais la puissance est suffisament faible pour que le réflexe des paupières protége l' oeil;

Classe 3A : puissance 5 fois plus élevée que la classe 2 dans le domaine du visible de sorte que l' oeil est encore protégé par le réflexe des paupières. Dans cette classe on peut trouver des lasers à rayonnement invisible.

Classe 3B : laser dangereux pour la vue en rayonnement direct, mais pas pour la peau, pas non plus pour un rayonnement indirect;

Classe 4 : laser dangereux pour l' oeil et la peau.

Autres types de lasers:

Il existe d' autres procédés pour obtenir un laser. On va en citer quelques un :

• Les lasers à solides. Ils utilisent :
  • le Rubis : cristal d'alumine transparente (AL₂O₃);
  • le verre au néodyne : verre dopé par des ions de néodyne;
  • le Yttrium Aluminium Garnet (YAG) : grenat d'yttrium et d'aluminium.
• Les lasers à gaz : hélium, néon;
• Les lasers chimiques;
• Les lasers à colorants.

Applications:

• • Lectures de disques optiques;
  • Lectures de codes barre;
  • Mesures de distances, de niveau;
  • Gravure bois, métal;
  • Découpe;
  • Médical;
  • Robotique;
  • Esthétique.

Les domaines sont innombrables.

Même si la première diode laser a été inventée il y a plus de 50 ans, elle est à l'heure actuelle un composant indispensable de l'électronique moderne.