Fisica sperimentale della materia - il Diodo laser

Gruppo 7: Conci, Culmone, Dapor

Diodo laser

Obiettivi

Scopo dell’odierna esperienza è quello di comprendere il funzionamento del diodo laser a livello sperimentale e di misurare la corrente soglia tra luce LED e luce laser.

Materiale

• Diodo laser
• Monocromatore
• Sfera riflettente per misurazione dell’intensità
• Laser all’elio-neon

Descrizione della strumentazione utilizzata

Per la descrizione ed il funzionamento del monocromatore si veda la relazione dal titolo “Monocromatore”.

Il diodo laser è uno strumento ottico in grado di emettere una luce LED o laser in funzione della corrente immessa, che può essere controllata dallo sperimentatore. Tale luce, nella nostra esperienza, viene fatta passare attraverso un monocromatore che restituisce quindi tutti i dati utili a caratterizzare i raggi emessi dal diodo laser.

Raccolta dati

Per prima cosa viene fatta una misurazione dello spettro emesso da un laser all’elio-neon che servirà per tarare il monocromatore. Poi viene collegato al monocromatore il diodo laser. Attraverso una manopola collegata al diodo laser si regola l’intensità della corrente che ad esso affluisce e si raccolgono i dati di potenza in relazione alla corrente immessa. Vengono fatte inoltre tre diverse scansioni col monocromatore a tre diverse intensità.

Taratura dello strumento

Analogamente a quanto fatto nell’esperienza del monocromatore si confronta il valore della lunghezza d’onda emessa dal laser all’elio-neon con il valore noto dalla letteratura (λ = 632,8 nm).

La scansione è stata effettuata con i seguenti parametri:

• Lunghezza d'onda iniziale: 628,0 nm
• Lunghezza d'onda finale: 638,0 nm
• Velocità di scansione: 0,1 nm
• Tempo esposizione: 1 sec

Grafico 135000 Scansione con il laser all'elio-neon

• [mA] 25000 luminosa 20000 Intensità 15000
• 10000 5000 628 630 632 634 636 638 Lunghezza d'onda [nm]

Il valore della lunghezza d’onda misurato dal monocromatore è pari a: λ = 632,5 ± 0,1 nm, dunque i dati di lunghezza d’onda andranno sempre corretti aggiungendo 0,3 nm al valore registrato dal monocromatore. Da tale misurazione ricaviamo anche la larghezza a mezza altezza del picco registrato col laser ad elio-neon e che confronteremo con lo stesso parametro che verrà registrato con il diodo laser.

Per calcolare tale parametro troviamo, grazie al software di analisi Origin, la miglior gaussiana che approssima i nostri dati. Origin restituisce anche il valore del parametro in questione h = 0,5 ± 0,1 nm.