Los láseres verdes se utilizan comúnmente en diversas aplicaciones, desde la investigación científica hasta el procesamiento industrial y la electrónica de consumo. A pesar de su uso generalizado y sus ventajas, los láseres verdes enfrentan varios desafíos de falla que pueden afectar su rendimiento y vida útil. Comprender estos modos de falla y sus causas subyacentes es esencial para los ingenieros y usuarios que desean maximizar la confiabilidad y eficiencia de los dispositivos láser.
1. Salto de modo
El salto de modo ocurre cuando la frecuencia de salida del láser salta repentinamente entre diferentes modos resonantes dentro de la cavidad del láser. Esta inestabilidad conduce a fluctuaciones en la longitud de onda y la potencia de salida del láser, lo que puede afectar gravemente a las aplicaciones que requieren luz precisa y estable.
Los principales desencadenantes del salto de modo incluyen los cambios de temperatura, las vibraciones mecánicas y las variaciones en la corriente de inyección. Incluso cambios menores en la longitud de la cavidad o el índice de refracción alteran la condición de resonancia, lo que hace que el láser cambie de modo de forma impredecible. La gestión de la estabilidad térmica y la minimización de las tensiones mecánicas pueden ayudar a reducir este problema.
2. Degradación de la potencia
La degradación de la potencia se manifiesta como una disminución gradual de la potencia de salida y un aumento de la corriente umbral del láser. Varios factores contribuyen a esta disminución, incluyendo:
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Formación y crecimiento de defectos dentro del cristal láser, como dislocaciones y defectos de puntos oscuros, que aumentan la recombinación no radiativa y reducen la eficiencia.
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Daño óptico en espejos o recubrimientos, especialmente a altos niveles de potencia, lo que aumenta la absorción y el calentamiento local, a veces provocando daños ópticos catastróficos.
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Degradación de la interfaz del material dentro de la región activa, donde la difusión atómica y las tensiones térmicas degradan las estructuras de pozo cuántico cruciales para la emisión láser.
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Envejecimiento de los electrodos y acumulación de corriente, lo que resulta en una inyección de corriente desigual y sobrecalentamiento localizado.
3. Daño del cristal
El daño del cristal se refiere a defectos físicos y daños dentro de la región activa del láser o los materiales circundantes. Estos defectos incluyen:
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La formación y propagación de redes de dislocación que perjudican la recombinación electrón-hueco.
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Micro-grietas generadas por ciclos térmicos y estrés mecánico.
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Difusión de impurezas y degradación de las interfaces de heteroestructura que interrumpen la acción láser eficiente.
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Puntos de "quemadura" localizados en las superficies ópticas causados por la absorción de luz de alta intensidad, conocidos como daño óptico catastrófico, que puede desactivar permanentemente el láser.
4. Problemas de gestión térmica
El calor es un enemigo crítico de los láseres verdes. Una mala gestión térmica conduce a:
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Aumentos excesivos de temperatura que causan expansión y estrés del material.
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