LEDがレーザーダイオードになる理由


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この質問の高レベルの調査は問題ありません。

https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diodeを読んだ後でも、ダイオードのリースを可能にする電子機器が発光を可能にする電子機器と異なるかどうかはわかりません。だから、一般的には、レーザーダイオードLEDでプラス光共振器または空洞のいくつかの並べ替え?

またはいずれかのレーザダイオード自体が、彼らはLEDのように見ていないという意味、非レーザーLEDから電子的に区別されるプラス彼らは、レーザーとして作用することを可能にするためにいくつかの余分な物理的な構造?


何が光をレーザーにするのか知っていますか?
ユージーンSh。

考えてみてください。LEDはすでにほぼ純粋な色の光を出します。「レーザー」LEDは、非常に純粋な色の光を出します。「LEDレーザー」という用語を検索するのは面倒ですか?
Sparky256

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@ Sparky256 –はい、その用語は私の検索履歴にあります。「考えてみてください」という提案もありがとう。これはとても役に立ちましたので、今後の質問に適用していきます!
-feetwet

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しゅう –いいえ。ただし、レーザー光の特性は知っています。
-feetwet

回答:


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ダイオードをリースできる電子機器が、光を発する電子機器と異なるかどうかはまだわかりません

それは電子機器ではなく、光学キャビティです。

往復損失が往復ゲイン以下になるように、光信号がゲイン媒体(PNジャンクション)を介してフィードバックされると、「LED」が点灯し始めます。

レーザーダイオードの空洞は、チップ表面のへき開面、チップにパターン化されたブラッグ反射器、または外部レンズや何らかのミラーによっても形成できます。

一般的に、レーザーダイオードとして設計されたデバイスには、低損失の往復損失を促進するために、チップ上に導波路構造(およびジャンクションにオーバーラップ)も含まれますが、LEDとして設計されたデバイスには明確な導波路構造はありませんがまた、共振空洞LED(RCLED)のようなもの。


面白い。RCLEDを区別するものを簡単な検索から知ることはできません:それらは本質的にレーザー閾値以下で動作するレーザーダイオードですか?または、レーザー光の特性のすべてではなく一部を生成しますか?
-feetwet

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LEDには「高効率」カテゴリがあります。それは平らに置き、小さなオレオクッキーのように丸く、すべての側面から光を放射します。それはすべての光をレンズに反射する金の裏地付きのボウルに収まります。レンズはシータ、または視野角を決定します。
Sparky256

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また、レーザーダイオードは、その光学キャビティ構造が破壊されるポイントまで過負荷になった場合、通常のLEDとして機能し続けます!
rackandboneman

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@rackandbonemanまたはもちろんしきい値以下。安いものも沢山あります。
クリスH

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私の限られた読書は、RCLEDが通常のLEDと比較して非常に狭い発光スペクトルによって大きく区別されることを示しています-しかし、私は分光学者なので、その側から物事を見る傾向があります。英語版のウィキペディアの記事はなく、ドイツ語の記事はスタブにすぎないことは興味深いことです。
クリスH

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LED:ダイオードの電圧は、バンドギャップの自由電子をより高いレベルに引き上げます。低いレベルに戻ると光を発します。量子力学の規則により、これが自然に発生する場合、他の対策が講じられていない場合はランダムです。LEDの自由度は、可変波長(周波数)と特定時点を考慮しています。したがって、放出された光子は「インコヒーレント」です。

レーザー:光子の自由度が削除されます。光共振器では、1つ(またはごくわずか)の波長(共振器長の要因)しか使用できません。そして、以前に放出された「通過する」光子は、新しい光子の放出を刺激します。そのため、ほとんどの光子の位相と周波数は同じです。それらは「一貫性のある」ものです。

LEDの波長の変動はすでに非常に小さくなっていますが、レーザー光学系はその変動を低減します。レーザーの反直感的な側面は、量子力学に由来します。光子は自発的に放出され、共鳴器の形状に合った適切な波長を持っている場合に共鳴すると考えるかもしれません。しかし、量子力学により、レーザー(ダイオード)のジオメトリにより、光子が自然にまたは別の波長で放出されることはほとんどありません。


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私の混乱はあなたの最後の段落にあります:ダイオードレーザーのpn接合自体について何か違うのですか?すなわち、両方のダイオードの基礎となる刺激は自発的な光子放出であり、レーザーでは、その接合部の周囲に構築されたジオメトリが、圧倒的多数の光子が刺激によって放出される程度までそれらの自然放出を増幅しますか?または、レーザーダイオードの接合部自体は、自発的に放出される光子の数および/または波長を制限するように、レーザー発振閾値以下あっても異なっていますか?
足濡れ

最初にレーザーダイオードをオンにすると、放出を刺激する可能性のある光子はありません。そのため、最初は自然放出が起こります。次に、これらは光空洞内を行き来し、より多くの光子の放出を刺激し、誘導放出がすぐに支配的になります。
ヨアヒム

後付けとして:刺激放出は「支配的」にならないかもしれません。自発放出は引き続き発生しますが、目標は誘導放出の割合を高くすることです。これは、レーザーダイオードの効率を定義するためです。
ヨアヒム

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私は私の最初のコメントで要求の明確化にまだ不明だ:それは聞こえるあなたがすることによって動作し、他の発光ダイオードのようなpn接合を、はい、レーザダイオードのコアがある」と言っかもしれない(またはすることができます)のように自発放出。ダイオードをレーザーにするのは、これらの自発光子がより多くの光子を刺激できるようにする追加のハードウェア機能(光学キャビティと呼ばれる)です。そうですか?それとも、レーザーダイオードは、偶発的にいくつかの光子を生成する電気的に励起された単なる光キャビティであるため、「一般的な」LEDとは根本的に異なりますか。
足濡れ

レーザーは、自然放出ではなく誘導放出によって機能します。ご覧になる
ヨアヒム

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ダイオードレーザーは、光学キャビティ内のLEDです。

ダイオードレーザーは、いくつかのレーザールールに「違反する」という点で、とてもクールです。

  1. 半導体のゲインは非常に大きいため、キャビティを作成するファセットの半径が非常に高い(つまり、本質的に平坦)場合でも、レーザーは依然として発振します。(レーザー方程式は、1対の平らな表面をリースするには無限のゲインが必要であると予測しています)!

  2. ポンピングされた媒体をリースするには少なくとも3つのエネルギーレベルが必要であるという証拠がありますが、半導体レーザーには2つしかありません(光学的にポンピングされず、電気的にポンピングされるため)。


#2に関して:ダイオードレーザーは「光学的に自己励起」と言うのは正確でしょうか。理解できた場合:誘導放出は、LED自体からの光子によって「刺激」されますよね?
足濡れ

ソースはありますか?
ピーターモーテンセン

光学的に励起される代わりに、電気的に励起されます。「ポンピング」とは、バンドギャップを越えて電子を持ち上げ、そこから電子をドロップダウンして光子を放出するプロセスです。
ヨアヒム

@Joachim電動ポンプであると言うように修正。
user1512321

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@feetwetすべてのレーザーには、「刺激された」放射がなければなりません。それは励起された光子を打ち消す光子です。ここで私が言及しているのは、電子を励起状態にするプロセスを「ポンピング」することです。レーザーをレージングするには、いくつかの条件があります。それらの1つは、ゲイン媒体が励起されて低状態の電子よりも多くの励起電子が存在することです-反転分布-そうでなければ、より多くの光子が吸収され、電子をより高い状態にしますより多くの光子を刺激します。
user1512321

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LEDが「レーザー」LEDと見なされるためには、その設計は、生成する一定量の光が光学的(または電気的)手段によって反射されて、新たに作成されるようにする必要があります。)光子は以前のものと「段階的」であり、それによって光子のコヒーレントビームを作成します。R刺激要件
S刺激Eミッションを満たすことは、それをレーザーにするものです!

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