Что делает светодиод лазерным диодом?

20

Высокоуровневое обследование по этому вопросу прекрасно:

После прочтения https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode я все еще не могу сказать, отличаются ли электроники, которые позволяют диоду для генерации лазера, от тех, которые позволяют ему излучать свет. Итак, в общем, лазерный диод - это светодиод плюс какой-то оптический резонатор или резонатор?

Или какие-либо лазерные диоды сами по себе электронно отличаются от не лазерных светодиодов, что означает, что они не похожи на светодиод плюс какая-то дополнительная физическая структура, позволяющая им действовать как лазер?

led components laser-diode

— feetwet
источник

Знаете ли вы, что делает свет лазером?

— Евгений Ш.

Думаю об этом. Светодиоды уже излучают почти чистые цвета света. «Лазерный» светодиод излучает ультрачистый цвет света. Вы удосужились найти термин «лазерный лазер»?

— Sparky256

17

@ Sparky256 - Да, этот термин в моей истории поиска. Спасибо также за предложение, что я «Подумай об этом». Это было так полезно, что я собираюсь применить его к вопросам, которые у меня есть в будущем!

— ноги

2

@EugeneSh. - Нет, но я знаю характеристики лазерного света.

— ноги

24

Я до сих пор не могу сказать, отличаются ли электроники, которые позволяют диодам лазера, от тех, которые позволяют ему излучать свет

Это не электроника, это оптический резонатор.

Если оптический сигнал подается обратно через среду усиления (PN-переход), так что потери в прямом и обратном направлениях не превышают коэффициента усиления в обоих направлениях, «светодиод» начнет генерировать лазер.

Резонатор лазерного диода может быть образован сколотыми гранями на поверхности микросхемы, отражателями Брэгга, сформированными в микросхему, или даже какими-либо внешними линзами и / или зеркалами.

Как правило, устройство, выполненное в виде лазерного диода, будет также включать в себя волноводную структуру на чипе (и перекрывать переход), чтобы способствовать низким потерям на передачу сигнала в обоих направлениях, в то время как устройство, предназначенное для светодиода, не будет иметь какой-либо четкой структуры волновода, хотя есть также такая вещь, как резонансный резонатор LED (RCLED).

— Фотон
источник

Интересный. По быстрому поиску я не могу понять, что отличает RCLED: это лазерные диоды, работающие ниже порога генерации? Или они производят некоторые, но не все характеристики лазерного света?

— 18:00

1

Существует категория светодиодов с высокой эффективностью. Она лежит ровно и круглая, как крошечное печенье Oreo, излучая свет со всех сторон. Он сидит в чаше с золотой подкладкой, которая отражает весь свет на объектив. Объектив определяет тэту или угол обзора.

— Sparky256

1

Также: лазерные диоды, когда они перегружены до точки, в которой эта структура оптического резонатора отключена, продолжают работать как обычные светодиоды!

— сторожевик

1

@rackandboneman или, конечно, ниже порога. Множество дешевых также стареют, не перегружаясь, пока не перестают работать.

— Крис Х

1

Мое ограниченное прочтение указывает на то, что RCLED в значительной степени отличаются своим более узким спектром излучения по сравнению с обычными светодиодами - но тогда я являюсь спектроскопистом, поэтому склонен смотреть на вещи с этой стороны. Интересно, что на английском нет статьи в Википедии, а на немецком чуть больше, чем заглушка.

— Крис Х

4

Светодиод: напряжение на диоде поднимает свободные электроны через запрещенную зону на более высокий уровень. Они излучают свет, когда падают обратно на нижний уровень. Из-за правил квантовой механики, когда это происходит самопроизвольно, случайное, если никакие другие меры не приняты. Степени свободы в светодиоде допускают переменные длины волн (частоты) и момент времени. Таким образом, испускаемые фотоны являются «некогерентными».

ЛАЗЕР: степени свободы для фотонов удалены. Оптический резонатор допускает только одну (или очень небольшую) длину волны (факторы длины резонатора). И ранее испущенные фотоны, «проходя мимо», стимулируют излучение нового фотона. Таким образом, большинство фотонов имеют одинаковую фазу и частоту. Они «связные».

Несмотря на то, что длина светодиода уже очень мала, оптика LASER уменьшает эту разницу. Противоинтуитивный аспект лазера происходит от квантовой механики. Можно подумать, что фотон испускается самопроизвольно, а затем будет резонировать, если он имеет правильную длину волны, которая соответствует геометрии резонатора. Но из-за квантовой механики геометрия LASER- (диода) делает очень маловероятным, чтобы фотон испускался самопроизвольно или на другой длине волны.

— Иоахим
источник

1

Моя путаница возникает в вашем последнем абзаце: отличается ли что-то от самого pn-перехода в диодном лазере? То есть, является ли основной стимул для обоих диодов спонтанным излучением фотонов, и в лазере геометрия, построенная вокруг этого перехода, усиливает эти спонтанные излучения до такой степени, что подавляющее большинство фотонов излучается стимуляцией? Или же сам переход в лазерном диоде отличается тем, что ограничивает количество и / или длину волны спонтанно излучаемых фотонов, даже ниже порога генерации ?

— ноги

При включении лазерного диода изначально отсутствуют фотоны, которые могли бы стимулировать излучение. Так что сначала происходят спонтанные выбросы. Затем они движутся туда-сюда в оптическом резонаторе и стимулируют излучение большего количества фотонов, и стимулированное излучение быстро становится доминирующим.

— Иоахим

В качестве запоздалой мысли: вынужденная эмиссия может не стать «доминирующей». Самопроизвольные излучения будут продолжать происходить, но цель состоит в том, чтобы иметь высокий процент стимулированного излучения, поскольку это определяет эффективность лазерного диода.

— Иоахим

1

Мне все еще неясно, какое разъяснение было запрошено в моем первом комментарии: звучит так, как будто вы говорите: «Да, сердечник лазерного диода (или может быть) pn-переходом, как любой другой светодиод, который работает спонтанное излучение. То, что делает диод лазером, - это дополнительные аппаратные особенности (которые мы называем оптическим резонатором ), которые позволяют этим спонтанным фотонам стимулировать больше фотонов ». Это правильно? Или лазерный диод - это просто оптический резонатор с электрической накачкой, который самопроизвольно генерирует некоторые фотоны и поэтому принципиально отличается от «обычного» светодиода?

— фута

Лазер работает за счет вынужденного, а не спонтанного излучения. Возможно, вы захотите посмотреть по адресу: learnabout-electronics.org/Semiconductors/diodes_26.php

— Иоахим,

3

Диодный лазер представляет собой светодиод в оптическом резонаторе.

Диодные лазеры круты тем, что они «нарушают» несколько правил лазера:

Коэффициент усиления полупроводников настолько велик, что, хотя радиус граней, создающих резонатор, действительно велик (т. Е. По существу плоский), он все равно остается лазерным. (Уравнение лазера предсказывает, что бесконечное усиление необходимо для генерации пары плоских поверхностей)!
Существует доказательство того, что для накачки среды требуется по крайней мере три энергетических уровня, но у полупроводниковых лазеров есть только два (потому что они не оптически накачаны, а электрически накачаны).

— user1512321
источник

Что касается # 2: Будет ли это быть точно сказать , что диодные лазеры «оптически самостоятельно -pumped»? Если я понимаю: стимулированные излучения "стимулируются" фотонами самого светодиода, верно?

— 18:08

Есть ли у вас источники?

— Питер Мортенсен

Вместо оптической накачки они с электрической накачкой. «Накачка» - это процесс подъема электронов над запрещенной зоной, из которого они затем могут упасть и испустить фотоны.

— Иоахим

@Joachim Исправлено, чтобы сказать, что они электрически накачаны.

— user1512321

1

@feetwet Во всех лазерах должно быть «стимулированное» излучение; это фотоны, сбивающие возбужденные фотоны. Я имею в виду «накачку» процесса перевода электронов в возбужденное состояние. Для лазера для генерации существует несколько условий, одним из которых является то, что усиливающая среда накачивается настолько сильно, что возбуждается больше электронов, чем электронов с более низким состоянием - инверсия населенности - иначе у вас будет больше поглощенных фотонов, переводящих электроны в более высокие состояния, чем стимулировать больше фотонов.

— user1512321

0

Чтобы светодиод считался «лазерным» светодиодом, его конструкция должна быть такой, чтобы определенное количество света, которое он излучает, отражалось обратно на себя оптическими (или электрическими) средствами, чтобы вновь создаваемый (посредством стимуляции) ) фотоны «идут в ногу» с предыдущими, создавая тем самым когерентный пучок фотонов.
Встреча S timulated E миссия R требования adiation, является то , что делает это лазер !

— Guill
источник