LED'i lazer diyot yapan nedir?

20

Bu sorunun üst düzey araştırması iyidir:

Https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode okuduktan sonra diyotun gevşemesini sağlayan elektroniklerin ışık yaymasını sağlayan elektroniklerden farklı olup olmadığını hala söyleyemem. Peki, genel olarak, bir lazer diyot bir LED artı bir çeşit optik rezonatör veya boşluk mu?

Veya herhangi bir lazer diyotun kendisi lazer olmayan LED'lerden elektronik olarak farklı mıdır, yani bir LED gibi görünmüyorlar, ayrıca bir lazer gibi davranmalarına izin vermek için ekstra fiziksel bir yapıya sahip değiller mi?

led components laser-diode

— feetwet
kaynak

Işığı lazer yapan şeyin ne olduğunu biliyor musunuz?

— Eugene Sh.

Bunu düşün. LED'ler zaten neredeyse saf ışık renkleri ortaya koydu. 'Lazer' LED, ultra saf bir ışık rengi ortaya çıkarır. "LED Lazer" terimini aramaya çalıştınız mı?

— Sparky256

16

@ Sparky256 - Evet, bu terim arama geçmişimde. Ayrıca "Düşünsene" önerim için de teşekkür ederim. Bu çok yardımcı oldu Gelecekte sorularıma uygulayacağım!

— feetwet

2

@EugeneSh. - Hayır, ama lazer ışığının özelliklerini biliyorum.

— feetwet

24

Hala diyotun elektriği yakmasına izin veren elektroniklerin ışık yaymasını sağlayanlardan farklı olup olmadığını söyleyemem

Elektronik değil, optik boşluk.

Optik sinyal, geri dönüş kaybı, geri dönüş kazancından daha fazla olmayacak şekilde kazanım ortamından (PN eklemi) geri beslenirse, bir "LED" kaymaya başlayacaktır.

Bir lazer diyotun boşluğu, çipin yüzeyindeki parçalanmış fasetler, çipin içine yerleştirilmiş Bragg reflektörleri, hatta harici lensler ve / veya bir tür aynalar ile oluşturulabilir.

Genel olarak, bir lazer diyot olarak tasarlanan bir cihaz, düşük gidiş-dönüş kaybını kolaylaştırmak için çip üzerinde bir dalga kılavuzu yapısı (ve kavşakla örtüşen) içerecektir, ancak bir LED olarak tasarlanmış bir cihazın farklı bir dalga kılavuzu yapısı olmayacaktır, ancak ayrıca rezonant kavite LED (RCLED) gibi bir şey.

— Foton
kaynak

İlginç. Hızlı bir aramadan RCLED'leri neyin ayırt ettiğini söyleyemem: Aslında lazer diyotları lazerleme eşiğinin altında mı çalıştırılıyor? Yoksa lazer ışığının tüm özelliklerini değil bazılarını üretiyorlar mı?

— feetwet

1

'Yüksek Verimlilik' kategorisinde bir LED vardır. Düz uzanır ve her taraftan ışık yayan küçük bir Oreo kurabiyesi gibi yuvarlaktır. Tüm ışığı lense yansıtan altın kaplı bir kapta oturur. Lens teta veya görüş açısını belirler.

— Sparky256

1

Ayrıca: Lazer diyotlar, optik boşluk yapısının yükseldiği bir noktaya aşırı yüklendiğinde, normal LED'ler olarak çalışmaya devam eder!

— rackandboneman

1

@rackandboneman veya elbette eşiğin altında. Bol miktarda ucuz olanlar da artık kaybetmeyene kadar aşırı yüklenmeden yaşlanır.

— Chris H

1

Sınırlı okumam, RCLED'lerin normal LED'lere kıyasla çok daha dar emisyon spektrumları ile büyük ölçüde ayırt edildiğini gösteriyor - ama sonra bir spektroskopistim, bu yüzden bu taraftan bir şeyler görme eğilimindeyim. İngilizce Wikipedia makalesi olmaması ve Alman meselesi bir saplamadan biraz daha fazlası.

— Chris H

4

LED: Diyot üzerindeki voltaj, serbest elektronları bant aralığı boyunca daha yüksek bir seviyeye kaldırır. En alt seviyeye düştüklerinde ışık yayarlar. Kuantum mekaniğinin kurallarına bağlı olarak, bu başka bir önlem alınmazsa kendiliğinden rastgele olur. Bir LED'deki serbestlik derecesi değişken dalga boylarına (frekanslar) ve zamana işaret eder. Böylece yayılan fotonlar "tutarsız" olurlar.

LAZER: Fotonlar için serbestlik derecesi kaldırılır. Optik boşluk sadece bir (veya çok az) dalga boyuna (rezonatör uzunluğu faktörleri) izin verir. Ve daha önce yayılan fotonlar "geçerek" yeni fotonun emisyonunu uyarır. Bu yüzden çoğu foton aynı faza ve frekansa sahiptir. Onlar "tutarlı".

LED zaten çok küçük bir dalga boyu varyasyonuna sahip olsa da, LASER optikleri bu varyasyonu azaltır. Bir LAZER'ın sezgisel yönü kuantum mekaniğinden gelir. Bir fotonun kendiliğinden yayıldığını ve rezonatörün geometrisine uyan doğru dalga boyuna sahipse rezonans olacağını düşünebilirsiniz. Ancak kuantum mekaniği nedeniyle, LAZER- (diyot) geometrisi, bir fotonun kendiliğinden veya başka bir dalga boyunda yayılmasını pek mümkün kılmaz.

— Joachim
kaynak

1

Karışıklığım son paragrafınızda geliyor: Bir diyot lazerinde pn bağlantısının kendisi hakkında bir şey farklı mı? Yani, her iki diyot için altta yatan uyaran kendiliğinden bir foton emisyonu mu ve lazerde bu kavşak etrafında inşa edilen geometri bu kendiliğinden emisyonları, fotonların ezici çoğunluğunun stimülasyonla yayılacağı bir seviyeye yükseltir mi? Ya da bir lazer diyotunda birleşme noktası , lazer eşiğinin altında bile kendiliğinden yayılan fotonların sayısını ve / veya dalga boyunu sınırlayacak şekilde farklı mıdır?

— feetwet

Lazer diyodu ilk açıldığında emisyonu uyarabilecek fotonlar yoktur. İlk başta kendiliğinden emisyonlar meydana gelir. Daha sonra bunlar optik boşlukta ileri geri gider ve daha fazla foton emisyonunu uyarır ve uyarılmış emisyon hızla baskın hale gelir.

— Joachim

Sonradan düşünülen: Uyarılmış emisyon "baskın" hale gelmeyebilir. Kendiliğinden emisyonlar olmaya devam edecektir, ancak amaç yüksek oranda uyarılmış emisyona sahip olmaktır, çünkü bu lazer diyotunun verimliliğini tanımlar.

— Joachim

1

Ben ilk yorumunda istenen açıklama hala anlamış değilim: Bu sesler size çalışır başka ışık yayan diyot gibi bir pn bağlantısı, Evet, bir lazer diyot özüdür" diyerek olabilir (ya da olabilir) gibi diyotu lazer yapan şey, kendiliğinden fotonların daha fazla foton uyarmasını sağlayan ek donanım özellikleridir (buna optik boşluk diyoruz ). " Bu doğru mu? Ya da bir lazer diyot sadece bazı fotonları kendiliğinden üreten elektrikle pompalanan optik bir boşluk mudur ve bu temelde "ortak" LED'den farklıdır?

— feetwet

Lazer, spontan emisyon değil, uyarılmış emisyon ile çalışır. Şuna bakmak isteyebilirsiniz: learnabout-electronics.org/Semiconductors/diodes_26.php

— Joachim

3

Bir diyot lazer, optik boşluktaki bir LED'dir.

Diyot lazerler, birkaç lazer kuralını "ihlal ettikleri" için biraz havalıdır:

Yarı iletkenlerin kazancı o kadar büyüktür ki boşluğu oluşturan fasetlerin yarıçapı gerçekten yüksek olsa da (yani esasen düz), yine de lazerler. (Lazer denklemi, bir çift düz yüzeyin gevşek olması için sonsuz kazancın gerekli olduğunu tahmin eder)!
Pompalanan bir ortamın yıkanması için en az üç enerji seviyesinin gerekli olduğuna dair bir kanıt vardır, ancak yarı iletken lazerlerin sadece iki tane vardır (çünkü optik olarak pompalanmadığı, ancak elektrikle pompalandığı için).

— user1512321
kaynak

# 2 ile ilgili olarak: Diyot lazerlerinin "optik olarak kendi kendine pompalandığını" söylemek doğru olur mu? Bunu anlarsam: Uyarılan emisyonlar LED'in kendisinden fotonlar tarafından "uyarılır", değil mi?

— feetwet

Bazı kaynaklarınız var mı?

— Peter Mortensen

Optik olarak pompalanmak yerine elektrikle pompalanırlar. "Pompalama", daha sonra düşüp foton yayabilecekleri bant boşluğu üzerindeki elektronları kaldırma işlemidir.

— Joachim

@ Joachim Elektriksel olarak pompalandıklarını söylemek düzeltildi.

— user1512321

1

@feetwet Tüm lazerlerde "uyarılmış" emisyon olmalıdır; heyecanlı fotonları çalan fotonlar. Burada bahsettiğim şey, elektronları heyecanlı bir duruma sokma sürecini “pompalamak”. Bir lazerin tembellik etmesi için bunlardan biri, kazanım ortamının o kadar çok pompalanmasıdır ki, düşük durumlu elektronlardan daha heyecanlı elektronlar vardır - nüfusun ters çevrilmesi - aksi takdirde elektronları daha yüksek durumlara koyarak daha fazla foton emilirsiniz. daha fazla foton uyararak.

— user1512321

0

Bir LED'in "lazer" LED'i olarak düşünülebilmesi için tasarımı, ürettiği ışığın belirli bir miktarının optik (veya elektriksel) araçlarla kendi üzerine yansıtılması gerektiği şekilde olmalıdır , böylece yeni oluşturulan (stimülasyon yoluyla) ) fotonlar öncekilerle " adımlıdır " , böylece tutarlı bir foton demeti yaratırlar .
Toplantı S timulated E misyonu R adiation gereksinimi, bir kılan lazer !

— Guill
kaynak