Un diodo laser a infrarossi è un componente elettronico che converte la corrente elettrica in radiazione elettromagnetica; questo emette una lunghezza d’onda compresa tra la luce visibile e la radiazione a microonde. Questi dispositivi forniscono la luce utilizzata per il pompaggio laser a stato solido nelle reti in fibra ottica, l’analisi spettrale scientifica, la lavorazione dei materiali e numerosi altri usi. I diodi laser vanno da un milliwatt (mW) a 10 mW o sono disposti come laser a stato solido a pompa di diodi (DPSS) di diversi kilowatt (kW).
Questi componenti sono caratterizzati da un’elevata resa di potenza da basse correnti di esercizio e da una configurazione a fascio multiplo. Utilizzando materiale semiconduttore come faccette terminali riflettenti, i fotoni stimolati dalla riflessione continua si scontrano con gli atomi per generare il potente rilascio di più fotoni. Questo crea raggi di luce intensi che possono essere diretti attraverso una lente di collimazione o raddrizzamento dei raggi o un filtro a infrarossi (IR). Le applicazioni includono lettori di dischi, unità di computer e reti di comunicazione.
Un’altra applicazione per il diodo laser a infrarossi è nell’uso di collegamenti di comunicazione ottica nello spazio libero, che sono essenzialmente trasmissioni ottiche che passano attraverso l’aria aperta. Con velocità di trasmissione di circa 4 gigabit al secondo (Gb/s), questo 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 raggio influiscono su tali posizionamenti. Le lunghezze d’onda intorno a 1,330 nanometri (nm) forniscono la minor dispersione, mentre 1,550 nm consentono le migliori trasmissioni. Un trasmettitore a infrarossi potrebbe utilizzare diodi laser IR o diodi a emissione di luce (LED) e normalmente opera in intervalli di temperatura da -10° a 60°C, rispetto ai diodi visibili a -10° a 50°C.
I diodi sono piccoli dispositivi elettronici che emettono energia luminosa facendo passare una corrente su un semiconduttore, come nei diodi emettitori di luce. Quando gli atomi cadono negli spazi vuoti nel materiale, emettono una piccola quantità di energia sotto forma di una particella leggera, o fotone. Il bagliore risultante può essere modulato in diverse lunghezze d’onda o colori della luce mediante la configurazione degli spazi vuoti e diretto 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 arcobaleno, invisibile ad occhio nudo. È la radiazione di calore catturata dai dispositivi di visione notturna e di imaging termico.
La radiazione IR è 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 trasmissioni digitali rapide in qualsiasi cosa, dalle telecamere ai sistemi missilistici.
I laser a infrarossi pompati a diodi sono impiegati per incidere metalli 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 utilizzati nelle comunicazioni. La tecnologia a diodi laser a infrarossi viene utilizzata in chirurgia e nei sistemi missilistici di acquisizione del bersaglio nelle 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 all’immagine LED. I mirini laser sulle pistole utilizzano diodi laser IR per generare un punto di mira invisibile da rilevare utilizzando 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 dell’esposizione al pericoloso effetto bruciante. Una telecamera sensibile agli infrarossi o una piastra ai fosfori può aiutare a determinare il percorso ottico di un laser IR. Mentre alcuni laser dirigono i loro fasci collimati attraverso filtri a infrarossi per eliminare questo rischio, i processi di produzione a volte portano a filtri IR difettosi o mancanti; quindi è più sicuro evitare semplicemente l’esposizione diretta degli occhi a tutti i raggi laser.