Eine Infrarot-Laserdiode ist ein elektronisches Bauteil, das elektrischen Strom in elektromagnetische Strahlung umwandelt; diese emittiert eine Wellenlänge zwischen sichtbarem Licht und Mikrowellenstrahlung. Diese Geräte liefern Licht, das für das Pumpen von Festkörperlasern in Glasfasernetzen, die wissenschaftliche Spektralanalyse, die Materialbearbeitung und zahlreiche andere Anwendungen verwendet wird. Laserdioden reichen von einem Milliwatt (mW) bis 10 mW oder werden als diodengepumpte Festkörperlaser (DPSS) mit mehreren Kilowatt (kW) angeordnet.
Diese Komponenten zeichnen sich durch eine hohe Leistungsausbeute bei niedrigen Betriebsströmen und mehrstrahliger Konfiguration aus. Durch die Verwendung von halbleitendem Material als reflektierende Endfacetten kollidieren Photonen, die durch kontinuierliche Reflexion stimuliert werden, mit Atomen, um die kraftvolle Freisetzung von mehr Photonen zu erzeugen. Dies erzeugt intensive Lichtstrahlen, die durch eine kollimierende oder strahlenrichtende Linse oder einen Infrarot-(IR)-Filter geleitet werden können. Zu den Anwendungen gehören Disc-Player, Computerlaufwerke und Kommunikationsnetzwerke.
Eine andere Anwendung für die Infrarot-Laserdiode ist die Verwendung von optischen Freiraum-Kommunikationsverbindungen, die im Wesentlichen optische Übertragungen sind, die durch die freie Luft verlaufen. Mit Übertragungsraten von etwa 4 Gigabit pro Sekunde (Gb/s) kann dies eine kostengünstige Alternative für die Wartung der Telekommunikation in Gebieten darstellen, in denen das Graben einer Glasfaserinfrastruktur nicht zu teuer ist. Atmosphärische Bedingungen und Strahldispersionen beeinflussen jedoch solche Platzierungen. Wellenlängen um 1,330 Nanometer (nm) bieten die geringste Dispersion, während 1,550 nm die besten Transmissionen ermöglichen. Ein Infrarotsender kann IR-Laserdioden oder Leuchtdioden (LED) verwenden und arbeitet normalerweise in Temperaturbereichen von -10° bis 60°C, verglichen mit sichtbaren Dioden bei -10° bis 50°C.
Dioden sind kleine elektronische Geräte, die Lichtenergie emittieren, indem sie einen Strom über einen Halbleiter leiten, wie bei Leuchtdioden. Wenn die Atome in Lücken im Material fallen, emittieren sie eine kleine Energiemenge in Form eines Lichtteilchens oder Photons. Das resultierende Leuchten kann durch Konfiguration der Lücken in verschiedenen Wellenlängen oder Lichtfarben moduliert und durch Linsen und Filter geleitet werden, um die Intensität zu modifizieren. Infrarot (IR) ist der Teil des elektromagnetischen (EM) Bandes, der höher als die Radiowellen und knapp unter Regenbogenrot liegt und für das bloße Auge unsichtbar ist. Es ist die Wärmestrahlung, die von Nachtsicht- und Wärmebildgeräten erfasst wird.
IR-Strahlung wird durch thermische Erregung angeregt, wenn Strahlung auf ein Objekt trifft. Diese Art von Strahlung bewegt sich geradlinig als Licht, nicht als Wärmekonvektion oder elektrische Leitung. Eine Infrarot-Laserdiode verstärkt dieses unsichtbare Licht, um schnelle digitale Übertragungen in allen Bereichen von Kameras bis hin zu Raketensystemen zu ermöglichen.
Diodengepumpte Infrarotlaser werden verwendet, um Metall zu gravieren und Leiterplatten zu konstruieren. Langwellige IR-Laser werden weniger durch atmosphärische Bedingungen beeinflusst als kurzwellige IR-Laser und werden daher häufiger in der Kommunikation eingesetzt. Infrarot-Laserdiodentechnologie wird in Raketensystemen für die Chirurgie und Zielerfassung in militärischen Anwendungen verwendet. Es wird verwendet, um Gas zu erkennen, und ermöglicht es einer Desktop-Computer-Maus, Oberflächen mit der 20-fachen Auflösung von LED-Bildgebung zu verfolgen. Laservisiere an Waffen verwenden IR-Laserdioden, um einen unsichtbaren Zielpunkt zu erzeugen, der mit Nachtsichtgeräten erkannt werden soll.
Das von einer Infrarot-Laserdiode emittierte Licht ist für die direkte Betrachtung gefährlich. Das menschliche Auge besitzt keine Wärmerezeptoren, um das Nervensystem vor gefährlichen Brenneffekten zu warnen. Eine infrarotempfindliche Kamera oder Phosphorplatte kann bei der Bestimmung des Strahlengangs eines IR-Lasers helfen. Während einige Laser ihre kollimierten Strahlen durch Infrarotfilter richten, um dieses Risiko zu eliminieren, führen Herstellungsprozesse manchmal zu fehlerhaften oder fehlenden IR-Filtern; Daher ist es sicherer, die direkte Augenexposition gegenüber allen Laserstrahlen einfach zu vermeiden.