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SIEMENS
SPL
CG81
Diodo Láser sobre Submontura
1.0 W cw (Clase 4)
Fuente de radiación de gran eficiencia, válida tanto para cw como para modo
Láser de pozo cuántico tensado de AlGaInAs de alta fiabilidad
Una único área de emisión en forma de tira
Pequeña montura de cobre de tipo C que permite gran versatilidad de diseño
pulsado
Aplicaciones
Bombeo de láseres de estado sólido (Nd:YAG, Yb:YAG,...)
Soldadura, calentamiento e iluminación con láser
Impresión, marcado y procesado de superficies
Aplicaciones médicas
Aplicaciones de medida y test
Características
(T A = 25 °C)
Parámetro
Longitud de onda de emisión 1)
Coeficiente de temperatura de la longitud de onda
Anchura espectral (FWHM) 1)
Separación entre modos
Potencia de salida máxima (para cw)
Potencia de salida standard
Voltaje de operación 1)
Coef. de temperatura de la corriente de
operación1)
Corriente umbral
Temperatura característica (umbral)
Eficiencia diferencial
Resistencia en serie (diferencial)
Símbolo
peak
/T

F
Poptmax
Poptstd
Vop
(Iop/T)/ Iop
Ith
To
Valores (típ.) Unidades
808
nm
nm/K
2
nm
nm
1.1
W
1.0
W
2.0
V
0.5
%/K
150
d
rs
0.2
A
K
W/A

1) Las condiciones de operación standard corresponden a 1W cw medido con NA=0.6
2) Unión  disipador de calor
Grupo de Semiconductores
1
02.97
SIEMENS
SPL
CG81
Grupo de Semiconductores
2
02.97
Dispositivos Optoelectrónicos
Las hojas de especificaciones que se adjuntan corresponden al
diodo láser SPL CG81 de Siemens. Examina detenidamente
dichas hojas y contesta a las siguientes cuestiones:
Características de la emisión
1) (a) Indica en la gráfica correspondiente la separación espectral entre modos
longitudinales (F) y completa el dato en la tabla.
(b) Haz una estimación de la longitud de la cavidad utilizando para ello el valor de F .
(Puedes suponer que el índice de refracción efectivo de la cavidad es nef =3.2 ).
(c) Estima la longitud de coherencia de la luz emitida
2) (a) Di qué efecto físico será el responsable del coeficiente de temperatura de la longitud
de onda (/T) de este láser. Di también si el coeficiente de temperatura /T de
un láser DFB sería mayor, similar o menor que el del SPL CG81, y por qué.
(b) Deduce el coeficiente de temperatura /T a partir de los coeficientes de
temperatura de los parámetros del material. (Eg/T=-0.5 meV/K; n/T=8·10 -5 K1)
3) (a) Calcula la anchura espectral que tendría un LED convencional que emitiera en esa
longitud de onda. Indica las suposiciones que utilizas en el cálculo.
(b) Indica en cuáles de los siguientes aspectos va a ser ventajoso el uso de un LED (con
el mismo área y longitud de onda de emisión) y en cuáles el uso de un láser:
 Eficiencia de conversión de potencia.  Estabilidad de Popt con la temperatura. 
Fiabilidad (tiempo de vida del dispositivo).  Coherencia
Nota: Basta con que lo indiques. No hace falta que lo expliques.
4) (a) Dibuja la forma del haz emitido por este láser visto a varios milímetros de la
superficie de salida.
(b) Dibuja cualitativamente el diagrama de emisión en campo cercano.
Estructura
5) (a) Este láser utiliza un pozo cuántico de AlGaInAs con barreras de AlGaAs. Existen, sin
embargo, otros diodos láser comerciales que emiten en 808 nm y que, a diferencia
del SPL CG81, el pozo cuántico que utilizan es de GaAs con barreras de AlGaAs.
¿Qué ventaja(s) e inconveniente(s) puede presentar la estructura utilizada por el
SPL CG81 ?.
(b) Dibuja esquemáticamente la secuencia de materiales en la dirección de crecimiento
que creas más verosímil para el SPL CG81. Señala en cada capa el material de que
está hecha, su dopado y la función que desempeña en el dispositivo.
(c) Representa cualitativamente la anchura del gap Eg y el índice de refracción en
función de z (siendo z la posición en la dirección de crecimiento).
Características eléctricas y P-I
6) (a) Completa en la tabla el valor de la eficiencia diferencial d .(Atención: d va en W/A)
Di, también, cuál sería el máximo valor posible de d . (Es decir: el valor que tendría
d , en W/A, si la eficiencia cuántica diferencial fuera del 100%).
(b) Calcula la potencia disipada en forma de calor para Popt=1.0 W (TA= 25ºC).
Repite el cálculo para Popt= 0.25 W
7) (a) Completa en la tabla el valor de la corriente umbral Ith
(b) Calcula cuanto varía Ith con la temperatura (Ith/T, en mA/K) para TA  25 ºC
(c) Calcula la variación de la eficiencia diferencial d con la temperatura (d/T)
valiéndote del resultado del apartado anterior y del coef. de temperatura de la
corriente de operación.
Fotodiodo monitor
8) Acoplamos al láser un fotodiodo con el fin de poder estabilizar la potencia de salida en
cw. Supón que al fotodiodo monitor le llega el 1% de la luz emitida por el láser y que la
eficiencia cuántica de dicho fotodiodo para 808 nm es del 70%
(a) ¿De qué material crees que habremos elegido el fotodiodo? ¿Por qué?.
Supongamos que acondicionamos al fotodiodo con un circuito consistente únicamente
en una resistencia de carga de 1K:
(b) Representa la corriente que circularía por el fotodiodo (IPD) en función de la Popt
emitida por el láser. Indica en la gráfica la(s) pendiente(s)y si hay o no saturación.
(Si la hay, indica a que Popt y si no la hay di por qué)
(c) Dibuja Vout en función de la corriente inyectada al láser y Vout en función de la
tensión aplicada al láser
9) Queremos acondicionar el fotodiodo monitor descrito al comienzo de la cuestión 8) con
un circuito que reúna las características:
 salida en tensión (Vout)
 Vout lineal con Popt para todo el rango de salida del láser
 Vout=5V para Popt=1W
 pasa-baja, con frecuencia de corte en 1KHz
 resistencia de salida menor de 50 
 lo más sencillo posible
Diseña y dibuja un circuito que reúna estas características
Aplicaciones
10) Dibuja el diagrama de niveles de energía de un láser de Nd:YAG bombeado por el
diodo láser que nos ocupa, sabiendo que el Nd:YAG corresponde a un diagrama de
cuatro niveles, emite en 1064 nm y que la separación entre el nivel fundamental (nivel
0) y el nivel 1 es de 0.2 eV. En el diagrama debes indicar:
(a) la separación entre los diferentes niveles (en eV)
(b) los procesos relevantes (bombeo, relajación, emisión...)
(c) las condiciones que deben cumplir las constantes de tiempo de los procesos de
emisión y relajación para que este láser funcione correctamente.
11) (a) Una de las aplicaciones que se mencionan hoja de especificaciones del SPL CG81 es
la "iluminación con láser". Comenta brevemente la particularidad que te parezca
más relevante en un sistema de iluminación implementado con el láser que nos
ocupa.
Si se utiliza un láser de alta potencia como el que nos ocupa para iluminar un SCCD y
realizar tratamiento de imágenes:
(b) ¿qué parámetro tratarías de optimizar en el CCD?
(c) ¿cómo se podría conseguir esta prestación óptima para esta aplicación?