Che cos'è un diodo laser a infrarossi?
Un diodo laser a infrarossi è un componente elettronico che converte la corrente elettrica in radiazione elettromagnetica; questo emette una lunghezza d'onda tra luce visibile e radiazione a microonde. Questi dispositivi forniscono luce utilizzata per il pompaggio laser a stato solido in reti di fibre ottiche, analisi spettrali scientifiche, elaborazione di materiali e numerosi altri usi. I diodi laser vanno da un singolo milliwatt (mW) a 10 mW o sono disposti in serie come laser a stato solido (DPSS) pompati a diodi di diversi kilowatt (kW).
Questi componenti presentano un alto rendimento di energia da basse correnti operative e configurazione a più fasci. Utilizzando materiale semiconduttore come sfaccettature finali riflettenti, i fotoni stimolati dalla riflessione continua si scontrano con gli atomi per generare il potente rilascio di più fotoni. Questo crea intensi raggi di luce che possono essere diretti attraverso un filtro collimante, o raddrizzante, lente o infrarosso (IR). Le applicazioni includono lettori di dischi, unità per computer e reti di comunicazione.
Un'altra applicazione per il diodo laser a infrarossi è l'uso di collegamenti di comunicazione ottica nello spazio libero, che sono essenzialmente trasmissioni ottiche che attraversano l'aria aperta. Con velocità di trasmissione di circa 4 gigabit al secondo (Gb / s), ciò può fornire un'alternativa economica per la manutenzione delle telecomunicazioni in aree in cui lo scavo di infrastrutture in fibra ottica è proibitivo in termini di costi. Tuttavia, le condizioni atmosferiche e le dispersioni del fascio influenzano tali posizionamenti. Le lunghezze d'onda di circa 1.330 nanometri (nm) forniscono la minima dispersione, mentre 1.550 nm consentono le migliori trasmissioni. Un trasmettitore a infrarossi potrebbe utilizzare diodi laser a infrarossi o diodi emettitori di luce (LED), e normalmente funziona a temperature comprese tra -10 ° e 60 ° C, rispetto ai diodi visibili tra -10 ° e 50 ° C.
I diodi sono piccoli dispositivi elettronici che emettono energia luminosa facendo passare una corrente su un semiconduttore, come nei diodi luminosi. Quando gli atomi cadono negli spazi vuoti nel materiale, emettono una piccola quantità di energia sotto forma di una particella di luce o fotone. La luminosità risultante può essere modulata in diverse lunghezze d'onda o colori di luce mediante la configurazione degli spazi vuoti e diretta attraverso lenti e filtri per modificare l'intensità. L'infrarosso (IR) è la porzione della banda elettromagnetica (EM) più alta delle onde radio e appena sotto il rosso dell'arcobaleno, invisibile ad occhio nudo. È la radiazione di calore catturata dai dispositivi di visione notturna e di imaging termico.
La radiazione IR viene stimolata dall'agitazione termica quando la radiazione colpisce un oggetto. Questo tipo di radiazione si muove in linea retta come luce, non come convezione termica o conduzione elettrica. Un diodo laser a infrarossi intensifica questa luce non visibile per fornire rapide trasmissioni digitali in tutto, dalle telecamere ai sistemi missilistici.
I laser a infrarossi pompati a diodi sono impiegati per incidere il metallo e costruire circuiti stampati. I laser IR a onde lunghe sono meno influenzati dalle condizioni atmosferiche rispetto agli IR a onde corte, e quindi sono più spesso impiegati nelle comunicazioni. La tecnologia a diodi laser a infrarossi viene utilizzata in chirurgia e sistemi missilistici di acquisizione target in applicazioni militari. Viene utilizzato per rilevare il gas e consente al mouse di un computer desktop di tracciare le superfici a una risoluzione 20 volte superiore rispetto all'imaging a LED. I mirini laser sulle pistole utilizzano diodi laser IR per generare un punto di mira invisibile da rilevare mediante dispositivi di visione notturna.
La luce emessa da un diodo laser a infrarossi è pericolosa per la visione diretta. L'occhio umano non ha recettori di calore per avvertire il sistema nervoso di esposizione al pericoloso effetto di bruciore. Una fotocamera sensibile a infrarossi o una piastra al fosforo possono aiutare a determinare il percorso ottico di un laser IR. Mentre alcuni laser dirigono i loro raggi collimati attraverso i filtri a infrarossi per eliminare questo rischio, i processi di produzione a volte provocano filtri IR difettosi o mancanti; quindi è più sicuro evitare semplicemente l'esposizione diretta degli occhi a tutti i raggi laser.