Điều gì làm cho một đèn LED một diode laser?

20

Khảo sát cấp cao của câu hỏi này là tốt:

Sau khi đọc https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode tôi vẫn không thể biết liệu các thiết bị điện tử cho phép điốt có khác với các thiết bị cho phép nó phát ra ánh sáng hay không. Vì vậy, nói chung, một diode laser là một đèn LED cộng với một số loại cộng hưởng quang hoặc khoang?

Hoặc có bất kỳ điốt laser nào khác biệt điện tử với đèn LED không laser, có nghĩa là chúng không giống như đèn LED cộng với một số cấu trúc vật lý bổ sung để cho phép chúng hoạt động như một tia laser?

led components laser-diode

— đi dạo
nguồn

Bạn có biết những gì làm cho ánh sáng laser?

— Eugene Sh.

Hãy suy nghĩ về nó. Đèn LED đã đưa ra màu sắc gần như tinh khiết của ánh sáng. Đèn LED 'Laser' phát ra màu sắc cực kỳ tinh khiết. Bạn có bận tâm tìm kiếm cụm từ "LED Laser" không?

— Sparky256

16

@ Sparky256 - Vâng, thuật ngữ đó có trong lịch sử tìm kiếm của tôi. Cũng cảm ơn bạn vì lời đề nghị mà tôi "Nghĩ về nó." Điều đó rất hữu ích Tôi sẽ áp dụng nó cho các câu hỏi tôi có trong tương lai!

— fetwet

2

@EugeneSh. - Không, nhưng tôi biết đặc điểm của ánh sáng laser.

— dạo

24

Tôi vẫn không thể biết liệu các thiết bị điện tử cho phép điốt có khác với các thiết bị điện tử cho phép nó phát ra ánh sáng hay không

Đó không phải là thiết bị điện tử, đó là khoang quang học.

Nếu tín hiệu quang được đưa trở lại qua môi trường khuếch đại (đường giao nhau PN) sao cho tổn thất của chuyến đi khứ hồi không lớn hơn mức tăng của chuyến đi khứ hồi, "đèn LED" sẽ bắt đầu tắt.

Khoang của một diode laser có thể được hình thành bởi các mặt bị cắt trên bề mặt chip, các gương phản xạ Bragg được tạo hoa văn trong chip, hoặc thậm chí là các thấu kính bên ngoài và / hoặc các loại gương.

Nói chung, một thiết bị được thiết kế như một diode laser cũng sẽ bao gồm cấu trúc ống dẫn sóng trên chip (và chồng lên đường giao nhau) để tạo điều kiện cho việc mất chuyến đi vòng thấp, trong khi thiết bị được thiết kế là đèn LED sẽ không có cấu trúc ống dẫn sóng riêng biệt nào, mặc dù vậy cũng như một đèn LED khoang cộng hưởng (RCLED).

— Photon
nguồn

Hấp dẫn. Tôi không thể biết từ một tìm kiếm nhanh, điều gì phân biệt RCLED: Về cơ bản chúng có phải là điốt laser hoạt động dưới ngưỡng phát quang không? Hay họ sản xuất một số nhưng không phải tất cả các đặc tính của ánh sáng laser?

— dạo

1

Có một loại đèn LED 'Hiệu suất cao'. Nó nằm phẳng và tròn như một chiếc bánh quy Oreo nhỏ xíu, phát ra ánh sáng từ mọi phía. Nó nằm trong một cái bát lót vàng phản chiếu tất cả ánh sáng tới ống kính. Các ống kính xác định theta, hoặc góc nhìn.

— Sparky256

1

Ngoài ra: Điốt laser, khi quá tải đến một điểm mà cấu trúc khoang quang bị hỏng, tiếp tục hoạt động như đèn LED bình thường!

— rackandboneman

1

@rackandboneman hoặc tất nhiên dưới ngưỡng. Rất nhiều thứ giá rẻ cũng già đi mà không quá tải cho đến khi chúng không còn chạy được nữa.

— Chris H

1

Đọc hạn chế của tôi chỉ ra rằng RCLED được phân biệt chủ yếu bởi phổ phát xạ hẹp hơn nhiều so với đèn LED thông thường - nhưng sau đó tôi là một nhà quang phổ nên có xu hướng nhìn thấy mọi thứ từ phía đó. Nó xen vào đó là không có bài viết Wikipedia tiếng Anh, và bài tiếng Đức không chỉ là một sơ khai.

— Chris H

4

LED: Điện áp trên diode nâng các electron tự do trên băng tần lên mức cao hơn. Chúng phát ra ánh sáng khi chúng rơi trở lại mức thấp hơn. Do các quy tắc của cơ học lượng tử khi điều này xảy ra một cách tự nhiên là ngẫu nhiên nếu không có biện pháp nào khác được thực hiện. Mức độ tự do trong một đèn LED cho phép bước sóng (tần số) thay đổi và thời điểm. Do đó, các photon phát ra là "không liên tục".

LASER: Mức độ tự do cho các photon bị loại bỏ. Khoang quang chỉ cho phép một (hoặc rất ít) bước sóng (các yếu tố của độ dài bộ cộng hưởng). Và các photon phát ra trước đó "đi ngang qua" kích thích sự phát xạ của photon mới. Vì vậy, hầu hết các photon có cùng pha và tần số. Họ "mạch lạc".

Mặc dù đèn LED đã có một biến thể bước sóng rất nhỏ, quang học LASER làm giảm sự biến đổi đó. Khía cạnh trực quan của một LASER đến từ cơ học lượng tử. Bạn có thể nghĩ rằng một photon được phát ra một cách tự nhiên và sau đó sẽ cộng hưởng nếu nó có bước sóng phù hợp với hình dạng của bộ cộng hưởng. Nhưng do cơ học lượng tử, hình học của LASER- (diode) khiến cho một photon rất khó phát ra tự phát hoặc ở bước sóng khác.

— Joachim
nguồn

1

Sự nhầm lẫn của tôi đến trong đoạn cuối cùng của bạn: Có điều gì đó về chính mối nối pn trong một laser diode khác nhau không? Tức là, kích thích cơ bản cho cả hai điốt phát xạ photon tự phát, và trong laser, hình học được xây dựng xung quanh mối nối đó khuếch đại những phát xạ tự phát đó đến mức độ mà phần lớn các photon được phát ra do kích thích? Hay chính điểm nối trong một diode laser khác nhau theo cách giới hạn số lượng và / hoặc bước sóng của các photon phát ra tự phát, thậm chí dưới ngưỡng phát quang ?

— dạo

Khi bật diode laser ban đầu, không có photon nào có thể kích thích phát xạ. Vì vậy, lúc đầu phát thải tự phát xảy ra. Sau đó chúng đi qua lại trong khoang quang học và kích thích sự phát xạ của nhiều photon hơn và sự phát xạ kích thích nhanh chóng trở nên thống trị.

— Joachim

Như một suy nghĩ lại: Phát xạ kích thích có thể không trở thành "thống trị". Phát xạ tự phát sẽ tiếp tục xảy ra, nhưng mục tiêu là có tỷ lệ phát xạ kích thích cao vì điều đó xác định hiệu quả của diode laser.

— Joachim

1

Tôi vẫn chưa rõ về sự làm rõ được yêu cầu trong bình luận đầu tiên của tôi: Nghe có vẻ như bạn có thể nói: "Vâng, lõi của một diode laser là (hoặc có thể) là một điểm nối pn giống như bất kỳ diode phát sáng nào khác, hoạt động bởi Sự phát xạ tự phát. Điều làm cho diode trở thành laser là các tính năng phần cứng bổ sung (mà chúng ta gọi là khoang quang học ) cho phép các photon tự phát đó kích thích nhiều photon hơn. " Có đúng không? Hay là một diode laser chỉ là một khoang quang được bơm bằng điện có thể tạo ra một số photon một cách tự nhiên, và về cơ bản là khác với đèn LED "thông thường"?

— Feetwet

Các tia laser hoạt động bằng cách phát xạ kích thích không phát xạ tự phát. Bạn có thể muốn xem tại: learnabout-electronics.org/Sframuctors/diodes_26.php

— Joachim

3

Một laser diode là một đèn LED trong một khoang quang.

Diode laser khá tuyệt ở chỗ chúng "vi phạm" một vài quy tắc laser:

Độ lợi của chất bán dẫn lớn đến mức mặc dù bán kính của các mặt tạo ra khoang rất cao (nghĩa là về cơ bản là bằng phẳng), nó vẫn tồn tại. (Phương trình laser dự đoán rằng mức tăng vô hạn là cần thiết cho một cặp bề mặt phẳng để lase)!
Có một bằng chứng cho thấy ít nhất ba mức năng lượng cần thiết cho một môi trường được bơm để phát ra, nhưng laser bán dẫn chỉ có hai mức (vì chúng không được bơm quang học, nhưng được bơm bằng điện).

— người dùng1512321
nguồn

Về vấn đề # 2: Sẽ chính xác khi nói rằng các laser diode là " tự phát quang "? Nếu tôi hiểu điều đó: Khí thải kích thích được "kích thích" bởi các photon từ chính đèn LED, phải không?

— Feetwet

Bạn có một số nguồn?

— Peter Mortensen

Thay vì bơm quang, chúng được bơm bằng điện. "Bơm" là quá trình nâng các electron qua khoảng cách dải mà từ đó chúng có thể thả xuống và phát ra các photon.

— Joachim

@Joachim Sửa chữa để nói rằng họ được bơm bằng điện.

— dùng1512321

1

@feetwet Trong tất cả các laser phải có phát xạ "kích thích"; đó là các photon đánh bật các photon bị kích thích. Điều tôi đang đề cập ở đây là "bơm" quá trình đưa các electron vào trạng thái phấn khích. Để laser phát ra, có một số điều kiện, một trong số đó là môi trường khuếch đại được bơm nhiều đến mức có nhiều electron bị kích thích hơn so với các electron ở trạng thái thấp hơn - đảo ngược dân số - nếu không, bạn sẽ hấp thụ nhiều photon hơn vào trạng thái cao hơn kích thích nhiều photon ra ngoài.

— dùng1512321

0

Để đèn LED được coi là đèn LED "laser", thiết kế của nó phải sao cho một lượng ánh sáng nhất định mà nó tạo ra phải được phản xạ lại trên chính nó, bằng phương tiện quang học (hoặc điện), sao cho mới được tạo ra (thông qua kích thích ) các photon "cùng bước" với các photon trước đó, do đó tạo ra một chùm photon kết hợp .
Đáp ứng S timulated E Nhiệm vụ của R yêu cầu adiation, là những gì làm cho nó một tia laser !

— Chém
nguồn