Laser de Semicondutor Vis vel: um Instrumento Did atico de Baixo

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Revista Brasileira de Ensino de Fsica vol. 20, no. 3, Setembro, 1998
Laser de Semicondutor Visvel: um Instrumento
Didatico de Baixo Custo
T. Catunda, A. Pataia, A. Romero, J. Sartori e L. A. O. Nunes
Instituto de Fsica de S~ao Carlos - USP
Caixa Postal 369, 13560-970, S~ao Carlos, SP, Brasil
(email: [email protected])
Recebido 22 de agosto, 1997
Este trabalho tem por nalidade o desenvolvimento de um sistema de laser de semicondutor
visvel, compacto e de baixo custo. Utilizamos lasers de GaInP, emitindo e 670nm com
pot^encia 4 mW. Estes lasers t^em corrente de limiar de oscilac~ao Ith (\threshold current")
entre 50 - 80mA e operam tipicamente com correntes 5mA acima de Ith . Apresentamos tr^es
tipos de circuitos de fontes de alimentac~ao para os lasers que estabilizam a corrente (fonte
de corrente constante FCC) ou a pot^encia luminosa (fonte de pot^encia constante FPC). O
custo do sistema completo, incluindo o laser de diodo, lente colimadora de plastico, partes
eletr^onicas e montagem mec^anica e 50$.
The aim of this work is the development of a compact and low cost visible laser diode
system. We used GaInP lasers, emitting at 670nm with 4 mW power. These lasers
present treshold currents in the range Ith 50 - 80 mA and operate typically at currents
5mA above Ith . We presented three kinds of power supplies circuits that stabilize the
current (ACC - automatic current control) or light power (APC). The cost of the hole
system, including diode laser, collimating lens, electronics and mechanical parts is about
50$.
I. Introduc~ao
Lasers t^em tido um grande impacto nos mais importantes ramos da ci^encia: separac~ao de isotopos, interrogac~ao de novos materiais na escala de fentosegundos, resfriamento de atomos, etc.. Calcula-se que atualmente mais de um terco dos trabalhos cientcos experimentais publicados nas areas de fsica e qumica
utilizem lasers. Tambem nas areas tecnologicas lasers
s~ao cada vez mais importantes: aplicac~oes industriais como corte e solda, comunicac~oes oticas, cirurgia a
laser, memorias oticas, e tecnologias emergentes como
a otica integrada. O objetivo deste trabalho e popularizar o uso dos lasers de semicondutor (um laser de
baixo custo) tornando-o esta poderosa ferramenta mais
acessvel. Neste sentido, apresentamos pequeno um resumo de suas propriedades basicas e detalhes praticos
para construc~ao de um sistema de laser de semicondutor de baixo custo. Apresentamos 3 circuitos diferentes
para fonte de corrente de laser discutimos o comportamento dos lasers utilizando estas fontes.
Os lasers de semicondutor foram desenvolvidos em
1962, apenas 3 anos apos o surgimento do primeiro
laser (o laser de rubi) entretanto sua tecnologia teve de
evoluir muito para chegar ao estado atual. O alto desempenho e conabilidade dos lasers de GaAs 0.8mm)
permitiu, no nal da decada de 70, seu uso no mercado de audio em \compact-disk"(CD). Este e ate hoje
o unico mercado de produc~ao em massa para lasers de
semicondutor, absorve mais de 90% de todos os lasers
produzidos no mundo e representa um mercado anual
da ordem de 50 milh~oes de lasers 1]. Outra aplicac~ao
importante dos lasers de semicondutor e em comunicac~oes oticas onde se deseja lasers em 1.3 ou 1.5m,
neste caso usa-se o sistema quartenario de InGaAsP.
Ha cerca de 15 anos comecou-se a desenvolver a tecnologia dos lasers de semicondutor visveis de InGaAlP,
cobrindo a regi~ao espectral de 0.63-0.69m.
O melhor argumento que se pode dar a favor do uso
de lasers de semicondutor em laboratorios de ensino e
seu baixo custo. Atualmente pode-se construir um sistema de laser de semicondutor visvel (incluindo o laser,
T. Catunda et al.
lente colimadora e fonte de corrente) com pot^encia
3mW, por um custo 50$. Este laser pode substituir
os lasers de HeNe que s~ao tradicionalmente usados em
laboratorios de ensino. O baixo custo dos lasers de
semicondutor torna-os acessveis ao ensino de segundo
grau e instituico~es de ensino superior que atualmente
n~ao possuem lasers.
II. Noco~es basicas sobre lasers de semicondutor
Apresentaremos a seguir uma breve revis~ao das propriedades basicas dos lasers de semicondutor mais relevantes a este trabalho. Uma revis~ao mais detalhada
pode ser encontrada na ref 2] e no caso especco dos
lasers visveis na ref 3].
emiss~ao laser em semicondutores - os diodos emissores
de luz ou \LED" funcionam gracas a emiss~ao de luz devido a recombinac~ao de eletrons e buracos numa junca~o
p-n. Se os semicondutores (tipo p e n) s~ao sucientemente dopados e submetidos a alta corrente, ent~ao a
invers~ao de populac~ao de eletrons e buracos pode ser induzida na regi~ao da junc~ao. Desta maneira colocandose a junc~ao numa cavidade otica pode-se obter um
laser. No caso dos lasers de semicondutor seu ndice
de refrac~ao e sucientemente alto (n 3:5) de tal
forma que a propria reetividade da interface semicondutor/ar (R 0.30) e suciente para sustentar sua ac~ao
laser.
Em 1969 foram desenvolvidos os primeiros lasers de
heterojunc~ao (junc~ao semicondutora entre dois materiais diferentes) que funcionam muito melhor que os
lasers de homojunc~ao (junc~ao p-n de um mesmo material). A principal vantagem do laser de heterojunc~ao e
que a diferenca de energia da banda proibida dos dois
materiais ajuda a connar os portadores (eletrons ou
buracos) dentro da regi~ao da junc~ao. Desta maneira
consegue-se aumentar muito a eci^encia, a pot^encia do
laser e diminuir sua corrente de limiar (\threshold").
Depois desenvolveu-se os lasers de heterojunca~o dupla
que s~ao ate 20 vezes mais ecientes que os lasers de
homojunc~ao. Esta tecnologia foi inicialmente desenvolvida para os lasers de arseneto de galio e arseneto
de alumnio. Variando-se a concentrac~ao de galio e
alumnio, este lasers cobrem a regi~ao espectral de 700
a 850nm (infravermelho proximo).
Para o funcionamento do laser e preciso alem do
connamento dos portadores na sua regi~ao ativa, connar a luz numa pequena faixa (\strip") ao longo do
plano da junc~ao. Isto pode ser feito de duas maneiras:
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guiamento atraves do ganho (\gain-guiding") ou guiamento do perl de ndice de refrac~ao (\index-guiding").
No caso de guiamento de ganho a invers~ao de populaca~o
so e feita numa faixa denida pela forma do eletrodo.
No caso do connamento de ndice, o connamento e
obtido atraves de perl de ndice refrac~ao adequado. O
resultado nal, necessario para obtenc~ao da ac~ao laser,
e que a emiss~ao laser se propague numa regi~ao pequena
em ambas direc~oes transversal e lateral, ou seja perpendicular ou ao longo do plano da junc~ao. A seguir
veremos que os lasers ndice guiados t^em caractersticas
superiores aos lasers ganho guiado.
Uma vez que as dimens~oes transversais da regi~ao
ativa s~ao comparaveis ao comprimento da luz a emiss~ao
e fortemente divergente tal como ilustrado na Figura
1. Para os lasers visveis da Toshiba as meia larguras
tpicas s~ao 8c irc e 30 4].
Figura 1. Laser de Semicondutor e suas caractersticas
oticas 4].
A Figura 2 mostra curvas tpicas de pot^encia versus corrente de injec~ao. O termo corrente de limiar Ith
(\threshold") e denido pela extrapolac~ao da porc~ao
reta da curva ate o ponto de pot^encia nula. Logo a
pot^encia e sada P pode ser aproximadamente dada por:
P = exh(I ; Ith )
(1)
onde ex e denido como eci^encia qu^antica externa,
taxa de mudanca de pot^encia por incremento de corrente acima do limiar. Tipicamente os lasers visveis
com guiamento dendice t^em Ith 75% menor que os com
guiamento de ganho. A Figura 2 mostra que existe uma
forte depend^encia de Ith com temperatura o que acarreta variac~ao da pot^encia do laser devido a variac~ao da
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temperatura ambiente se sua corrente permanece constante. Esta depend^encia com a temperatura e impilicamente descrita por:
Ith (T) = I0 exp(T=T0 )
(2)
onde I0 e uma constante. Medindo Ith (T ) variando
T entre 0 e 40 C observamos a validade de (2) com
T0 109K para um modelo de laser visvel (9211 da
Toshiba 670nm). Nos lasers de AsGa T0 e tipicamente 150K, logo os lasers visveis s~ao mais sensveis
a variac~ao de temperatura que os lasers de AsGa.
Figura 2. Curvas de pot^encia x corrente para um laser visel
( 670 nm) a temperaturas de 10 C, 21 C e 35 C.
polarizac~ao - uma vez que a dimens~ao transversal da
regi~ao ativa do laser e muito maior que sua dimens~ao
lateral o laser pode ser pensado como um guia de onda
dieletrico innito. Neste tipo de estrutura ha dois
padr~oes distintos de distribuic~ao dos campos: os modos
transversais TE e TM. Como a reetividade dos modos
TE e maior que a dos modos TM, as perdas s~ao menores
e consequentemente a corrente de limiar e menor. Consequentemente a emiss~ao e fortemente polarizada com
o campo eletrico oscilando na direc~ao paralela ao plano
da junc~ao. A raz~ao entre estas duas polarizac~oes aumenta linearmente a pot^encia do laser de modo aproximadamente linear. Para um laser visvel com guiamento dendice, operando com 5mW esta raz~ao e 350
enquanto que para um laser similar com guiamento de
ganho operando na mesma pot^encia, a raz~ao e 100 3].
Figura 3. Espectros de emiss~ao dos lasers. (a) laser de
ganho guiado (toshiba 9200) (b) laser de ndice guiado
(toshiba 9211) 4].
emiss~ao espectral - Os comprimentos de onda permitidos numa cavidade Fabry-Perot s~ao dados por:
m
= m2ng L
(3)
onde L e o comprimento da cavidade, ng o ndice de
refrac~ao de grupo, m um numero inteiro e m o comprimento de onda do emesimo modo longitudinal da
T. Catunda et al.
cavidade. Tipicamente num laser de semicondutor com
780nm, ng =3.5 e L=250m logo m e um numero
maior que 2000 ( 2240). O espacamento entre os modos longitudinais da cavidade s~ao dado por:
= =2ng L
(4)
Tipicamente
= 0:3nm. A Figura 3 mostra o espectro tpico de um laser de ndice de refrac~ao guiado
(parte a) que e monomodo longitudinal e ganho guiado
que e multimodo (parte b). Nos lasers multimodo
dezenas de modos operam simultaneamente gerando
um espectro largo. Para os lasers monocordos a largura
de linha depende muito do tipo de laser. Nos lasers
de AsGaAl a largura de linha e inversamente proporcional a pot^encia e podendo chegar a uma largura
mnima 10MHz. O perl espectral destes lasers e
aproximadamente lorentziano. Os lasers visveis de InGaAlP monomodo t^em largura de linha 150MHz
o que eq!uivale a um comprimento de coer^encia s =
1=(2 ) 30cm enquanto que os lasers multimodo t^em
comprimento de coer^encia 0.5cm5 4].
sintonizabilidade - uma das caractersticas importantes
dos lasers de semicondutor e sintonizabilidade, ou seja,
a possibilidade de variar o comprimento de onda de
emiss~ao do laser. Na maioria das aplicac~oes praticas
o laser e sintonizado atraves da variac~ao de sua temperatura. No semicondutor dependem da temperatura
o ndice de refrac~ao ng e a largura da banda proibida
a qual determina a energia do foton emitido. Consequentemente, o comprimento de onda de cada modo
m dado por (3) e a curva de ganho ambos dependem
da temperatura. Tanto nos lasers de AsGlAI quanto
nos lasers de InAlP, quando a temperatura aumenta, a
curva de ganho se desloca para comprimentos de onda
mais altos mais rapidamente que os modos da cavidade.
Para pequenas variac~oes de temperatura o laser permanece no mesmo modo e m , aumenta continuamente
com a temperatura num intervalo 0.1nm tal como
mostra a Figura 4. Entretanto, quando a temperatura
aumenta o ganho maximo se desloca para comprimentos de onda maiores. Logo, quando um determinado
modo m n~ao tem ganho suciente para manter sua ac~ao
laser o comprimento de onda pula para o modo seguinte
(m+1) correspondendo a um degrau
0.3nm como
mostra a Figura 4. Grandes variac~oes de comprimento
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de onda, correspondendo a varios modos longitudinais,
podem ser obtidas pela variac~ao da temperatura do
laser. Neste caso o comprimento de onda aumentam
com uma taxa 0.25nm/ C para os lasers de AsGaAI e
0.20nm/ C para os lasers de InAlP. Ajustes nos, correspondendo aos patamares da curva da Figura 4 onde
o laser n~ao pula de modo, podem ser feitos com taxas
de 30GHz/ C. Isto pode ser feito atraves do ajuste corrente de injec~ao do laser, ou seja aquecimento via efeito
Joule. Para os lasers de AsGaAI e InGaP as taxas s~ao
-3GHz/mA (ou +0.064nm/mA para = 800nm) e
-7GHz/mA (ou +0.10nm/mA para = 670nm) respectivamente.
Figura 4. Curva tpica de comprimento de onda
peratura (laser Toshiba 9211) 4].
x tem-
III. Consideraco~es praticas e instrumentac~ao
para lasers de semicondutor
Os lasers de diodo de baixa pot^encia (pot^encia
menor 50mW) geralmente operam com correntes 50100mA. Embora a fonte de corrente necessaria seja bastante simples, e preciso ter muito cuidado protegendo
o laser contra transientes eletricos. Um breve pulso
que aumente muito o uxo de corrente no laser ou aumente a tens~ao na junc~ao pode ser fatal ao laser. Desta
maneira a fonte de contente deve ser protegida contra
transientes rapidos e a alimentaca~o n~ao pode ser bruscamente interrompida, por exemplo por um mau contato
nos terminais do laser. Alem disso, o usuario deve ser
muito cuidadoso ao conectar o laser pois ele e muito
sensvel a descargas eletrostaticas, por isso o usuario e
o ferro de soldar devem estar aterrados o tempo e a
temperatura de soldagem nao devem ser elevados, etc.
Os lasers de AsGaAl, que emitem em torno de
800nm, s~ao fabricados ha mais tempo, por isso s~ao mais
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baratos e t^em um desempenho melhor que os lasers
visveis. Atualmente existem lasers visveis baratos
( 25$) emitem em torno de 670nm com 3mW de
pot^encia. Existem modelos mais recentes em 650nm
e ate 630nm, comprimentos de onda aonde o olho humano e muito mais sensvel. Atualmente estes lasers
ainda est~ao relativamente caros mas sua qualidade deve
melhorar e o preco cair rapidamente, tal como ocorreu
com os laser em 670nm.
fontes de corrente No projeto da fonte de corrente
deve-se ter em mente a curva tpica de pot^encia x corrente do laser a ser utilizado (Fig.2). Deve-se trabalhar na regi~ao linear desta curva para n~ao provocar a
morte prematura do laser. Os manuais dos fabricantes
fornecem informac~ao sobre os valores tpicos de corrente
de limiar e corrente de operac~ao (a corrente sob a qual
o laser tem a pot^encia especicada). Entretanto, os
lasers precisam ser testados individualmente pois existe uma grande utuac~ao estatstica nas suas caractersticas. Tomemos como exemplo o modelo 9211 da
Toshiba que tipicamente tem Ith 40mA e opera com
pot^ecia maxima 4mW em Iop 50mA (Iop e o valor
maximo de corrente permitido). A distribuic~ao estatstica e relativamente larga por isso, embora a maioria dos lasers apresentem Ith entre 35-45 mA os valores
extremos desta distribuic~ao s~ao 25 e 60mA 4]. Embora
Ith varie bastante, em geral temos Iop Ith +10mA, logo
um laser que apresente Ith = 25mA deve queimar com
correntes maiores que 35mA, enquanto que um laser
que apresente Ith = 60mA provavelmente so queimara
com correntes superiores a 70mA. Caso o usuario n~ao
deseje medir quantitativamente a curva P I, o valor
de Ith pode ser estimado por inspec~ao visual da luz emitida. Para I< Ith observa-se uma uoresc^encia fraca e
espacialmente difusa, aumentando-se gradativamente a
corrente pode-se observar o valor da corrente na qual
o laser \acende" (em geral o erro que se comete estimando Ith desta forma e menor que 2mA). Se usuario
n~ao dispuser de um medidor de pot^encia recomendamos
ajustar a corrente do laser 5mA acima do valor estimado para Ith , sua pot^encia deve ser 2.5mW.
Neste trabalho vamos apresentar algumas fontes de
correntes simples (compactas), projetadas como fonte
de corrente constante (FCC) e as fontes de pot^encia
constante (FPC). A FCC deve fornecer uma corrente
constante para o laser (independente da temperatura).
Entretanto, se a corrente for mantida constante a
pot^encia emitida pode variar devido a variaca~o de Ith
com a temperatura. A Figura 2 mostra que Ith aumenta com o aumento da temperatura, alem disso pode
aumentar tambem com o envelhecimento do laser. Por
isso, em muitos casos usa-se uma fonte de pot^encia constante (FPC). Os laser comerciais s~ao encapsulados com
um fotodiodo acoplado a sua faceta traseira. Os circuitos de FPC funcionam usando o sinal deste fotodiodo
(indicado por PD nas Figuras 6 e 7) para controlar a
corrente fornecida ao laser. Apresentaremos em seguida
um circuito de FCC e dois circuitos de FPC que podem
ser usados em lasers visveis.
A fonte de corrente constante que estamos usando
esta esquematizada na Figura 5. A fonte pode ser
alimentada por uma bateria de 9V ou uma fonte de
tens~ao comum de 9- 15V. Em geral usamos a fonte de
alimentac~ao mais simples (barata) possvel, chamada
comercialmente de \eliminador de pilha", que s~ao fontes
feitas com apenas um transformador, diodos e um capacitor. O capacitor na base do transistor BD135
serve como \slow starter", ou seja amortece o transiente liga/desliga da fonte com um tempo de resposta
0.5seg. Alem disso, se a alimentac~ao da fonte for acidentalmente desconectada o \slow starter" impede que
a corrente no laser seja bruscamente interrompida o que
certamente danicaria o laser. Os diodos em paralelo
ao laser (LD na Fig.5) s~ao uma protec~ao adicional ao
laser. Um dos diodos curto-circuita o laser no caso de
uma tens~ao reversa e os 4 diodos limitam a maxima
tens~ao no laser a 4 0:7V 5]. Embora estes \eliminadores de pilha" tenham um \ripple" relativamente
alto 10%, o ripple na corrente do laser e 1% resultando numa utuaca~o de pot^encia luminosa no laser
de 1%. Isto ocorre porque a fonte produz uma corrente relativamente constante dada por I 0.6/(Req ).
Onde Req representa o resistor de 10# em paralelo com
o outro resistor de 10# em serie com o trimpot de 100#.
O trimpot deve ser usado para ajustar individualmente
a corrente de cada laser. Medindo-se a corrente no resistor de 1# pode-se monitorar a corrente no laser.
T. Catunda et al.
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Figura 7. Outro circuito de FPC usando amplicadores operacionais 4].
Figura 5. Fonte com corrente estabilizada para lasers de
semicondutor, com tens~ao de alimentac~ao Vcc entre 9 - 15
V. No diagrama o laser de diodo e representado por LD.
A Figura 7 mostra um segundo tipo de FPC, que
se comporta analogamente ao da Fig. 6. A vantagem
deste e a precis~ao, pois utiliza uma tens~ao de refer^encia
numa das entradas do amplicador operacional. Faremos a seguir uma analise simplicada deste circuito
supondo que os amplicadores operacionais s~ao ideais,
ou seja: imped^ancia de entrada e innita e tens~ao de
entrada zero. Neste caso, chamando de I as correntes
nos resistores R1 e R2 e I3 a corrente no resistor R3,
temos:
(5)
I = VA R; VZ = VZ ;RR3I3
1
2
onde VA e a tens~ao no ponto A e VZ 5:1V a tens~ao no
diodo zener. Desprezando a corrente na base do transistor temos I1
= I3 ; I, onde I1 e a corrente no laser,
logo:
Figura 6. Fonte de alimentac~ao para laser de semicondutor de pot^encia constante (FPC). O circuito estabiliza a
pot^encia luminosa tentanto manter constante a corrente no
fotodiodo (PD) que e proporcional a pot^encia do laser (LD)
4].
A Figura 6 mostra um circuito de FPC. O circuito e
alimentado com uma tens~ao da ordem de 6 Volts. O fotodiodo PD monitora a pot^encia luminosa do laser LD.
Um aumento na luminosidade sera detectado, diminuindo a tens~ao no anodo do fotodiodo. Uma vez que
o este ponto ligado a$ base do transistor BC 557 ocorrera a diminuic~ao da corrente do coletor do mesmo,
ocasionando uma diminuic~ao na corrente de base do
transistor BC 635. Isto diminui a corrente de coletor
deste transistor que e a responsavel pelo acionamento
do laser. Com isso fecha-se a malha de realimentac~ao
desse sistema, mantendo a pot^encia luminosa do laser
praticamente constante. O ajuste manual da pot^encia
luminosa pode ser feito com o trimpot de 50K# em serie
com o fotodiodo.
Il = VZ R1 + R1 + RRR2 ; VA R1 + RRR2 (6)
3
1
1 3
1
1 3
A Eq.(6) mostra que I1 diminui quando a pot^encia
luminosa aumenta, diminui a queda de tens~ao no fotodiodo FD, VA aumenta. Consequentemente a pot^encia
ca estabilizada. A pot^encia de operac~ao do laser pode
ser ajustada variando-se VA atraves do \trimpot" de
50K#. Alem disso, este circuito possibilita a modulac~ao
da corrente do laser atraves da entrada de modulac~ao
Mod. Os transistores BC 635 e BC 546 funcionam como
um \slow starter", de modo analogo aos da Fig. 5 e 6.
Para vericar o funcionamento destes circuitos zemos medidas de pot^encia e colTente em funca~o da
temperatura do laser. Para isto, colocamos o laser
num suporte metalico sobre um elemento termoeletrico
(Peltier) usado para esquentar ou esfriar o suporte. A
temperatura do laser era monitorada atraves de um termistor acoplado ao suporte, proximo ao laser. A corrente no laser I, sua pot^encia luminosa P e temperatura
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foram coletados via microcomputador, enquanto o laser
era aquecido ou resfriado. A Figura 8.a mostra o comportamento do laser com a FCC (vide circuito na Fig.
5) onde observamos que quando a temperatura diminui
a pot^encia luminosa aumenta. De (1) e (2) temos:
Os resultados da Fig. 8.a mostram este comportamento exponencial na curva P x T (com I aproximadamente constante). De acordo com (2) se a temperatura sofre uma variac~ao T, a corrente de threshold
Ith sofre uma variac~ao Ith (T ) = Ith (T) T=T0 . De
acordo com (1) quando Ith varia ha uma variac~ao de
pot^encia P = ;exh Ith
ou seja:
P(T) = ;ex hIth(T) T=T0
(7)
Para o laser Toshiba 9211 da Figura 8.a temos
Ith 40mA (T = 22circC), T0 109K, ex h
0:4mW/mA logo P= T 0:15 mWK;1 (equivalente
a uma variac~ao percentual de 3.7%K;1 quando o laser
opera com 4mW). Os resultados experimentais mostrados na Fig. 8.a conrmam esta estimativa apresentando
P= T 8:1 mWK;1 equivalente a 4.2%K;1.
Na Fig.8.b o mesmo laser foi ligado a fonte de
pot^encia constante da Fig. 6 e submetido a mesma
variaca~o de temperatura da Figura 8.a. Neste caso observamos que com a queda da temperatura a corrente do
laser diminuiu de tal forma a manter a pot^encia praticamente constante. Neste caso, houve uma variac~ao
de pot^encia de 0,19%/ C, ou seja a pot^encia e da ordem de 20 vezes mais estavel que no caso em que a
corrente e constante. Na Fig. 8.c mostramos os resultados obtidos com o circuito da Fig. 7, com amplicadores operacionais. Neste caso obtivemos um comportamento ligeiramente mais estavel que o da Fig. 8.b,
uma variac~ao de pot^encia 0.16%/ C.
Os circuitos que apresentamos s~ao simples e compactos, ocupando uma area 10cm2. Isto permitiu a
montagem do sistema num tubo de alumnio (1" de
di^ametro e 10 cm de comprimento) aonde e colocada a
placa da fonte de corrente. A alimentac~ao e feita por
uma fonte do tipo eliminador de pilha, que e conectada na traseira do tubo. O suporte do laser de diodo
e a lente s~ao rosqueados na parte da frente do tubo.
O ajuste da dist^ancia entre a lente colimadora (com
dist^ancia focal f 5mm) e o laser e um pouco crtico.
1
Por isso, colocamos a lente num suporte com rosca para
ajustar esta dist^ancia1 .
maiores detalhes podem ser obtido em contato com os autores.
Figura 8. Curvas de pot^encia e corrente (normalizadas) versus temperatura do laser. (a) usando a FCC mostrada na
Fig.5, (b) usando a FPC da Fig. 6 e usando a FPC da Fig.
7.
T. Catunda et al.
IV. Conclus~ao
Embora os lasers do tipo de ganho guiado sejam
satisfatorios em muitas aplicac~oes, os lasers com guiamento de ndice apresentam caractersticas superiores,
com espectro de emiss~ao mais monocromatico, melhor
modo transversal e menor astigmatismo 3]. Para uso
em laboratorio de ensino, os lasers de semicondutor
t^em as seguintes vantagens em relac~ao aos lasers de
HeNe: baixo custo, s~ao aproximadamente linearmente
polarizados e e facil modular a intensidade da luz. A
desvantagem dos lasers de semicondutor s~ao seu modo
transversal assimetrico e seu menor brilho (o olho humano e da ordem de 10 vezes mais sensvel a = 633
mn que a = 670nm).
Nos temos usados estes lasers no curso de otica
basica (com alunos do segundo ano) em experimentos de otica geometrica, interfer^encia, difrac~ao por
fendas, redes de difrac~ao, polalizac~ao, etc. Embora os
lasers de ganho guiado tenham menor comprimento de
coer^encia isto somente inu^encia os experimentos com
interfer^ometros. O uso de lasers de semicondutor em
experimentos de absorc~ao saturada em vapores de Cs
( 850nm) e Rb ( 780nm) e lasers com cavidade
externa nas refer^encias 5-7].
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Refer^encias
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