LED (světlo emitující diody) a lasery (zesílení světla stimulovanou emisí záření) jsou dvě nejpoužívanější fotonická zařízení v různých aplikacích, jako je osvětlení, datová komunikace, lékařské a vojenské systémy. Ačkoli jak LED, tak laserová zařízení generují světlo, mají různé struktury a mechanismy vyzařování světla. V tomto článku budeme diskutovat o rozdílech mezi LED a laserovými strukturami.
1. Struktura LED
LED diody jsou obvykle vyrobeny z polovodičových materiálů, jako je arsenid galia (GaAs) nebo nitrid galia (GaN). Jsou složeny z pn přechodu, kde se spojují elektrony a díry a uvolňují energii ve formě světelných fotonů. LED diody lze rozdělit do dvou typů: přímá bandgap a nepřímá bandgap. LED diody s přímým bandgapem vyzařují světlo přímo z rekombinace elektronů a děr, zatímco LED s nepřímým bandgapem vyžadují k vyzařování světla pomoc blízkého defektu krystalu. LED diody jsou obvykle zařízení s nízkou spotřebou a mohou vyzařovat světlo v různých barvách, včetně červené, zelené, modré a bílé.
2. Struktura laseru
Lasery jsou naproti tomu složeny ze tří základních prvků: aktivního média, čerpacího zdroje a rezonanční dutiny. Aktivní médium je materiál schopný zesilovat světlo stimulovanou emisí. Čerpací zdroj poskytuje energii k vybuzení atomů nebo molekul v aktivním médiu na vyšší energetickou hladinu. Rezonanční dutina poskytuje zpětnou vazbu pro zesílení světla vyzařovaného aktivním médiem. Laserové struktury lze rozdělit do dvou hlavních typů: okrajově emitující a povrchově emitující. Okrajové lasery vyzařují světlo z okraje zařízení, zatímco povrchové lasery vyzařují světlo z povrchu.
3. Rozdíly mezi LED a laserovými strukturami
Hlavní rozdíl mezi LED a laserovými strukturami spočívá v jejich mechanismu fungování. LED diody vyzařují světlo, když se elektrony rekombinují s dírami, a světlo je pak spontánně vyzařováno do všech směrů. Naproti tomu lasery emitují světlo, když excitované atomy nebo molekuly v aktivním médiu emitují fotony, které stimulují jiné atomy nebo molekuly, aby emitovaly více fotonů, což má za následek koherentní paprsek světla. Koherentní a směrová povaha laserového světla mu umožňuje cestovat mnohem dále než světlo LED.
Dalším rozdílem je složitost struktur. Zatímco struktury LED jsou obecně jednodušší a vyžadují méně energie, laserové struktury jsou složitější a vyžadují vyšší výkon. Je to proto, že lasery vyžadují rezonanční dutinu k vytvoření zpětné vazby nezbytné pro koherentní vyzařování světla, zatímco LED ne.
Stručně řečeno, LED a lasery jsou různá fotonická zařízení s různými strukturami a mechanismy emise světla. LED diody vyzařují světlo z pn přechodu, když se elektrony a díry rekombinují, zatímco lasery vyzařují koherentní a směrové světlo prostřednictvím stimulované emise v aktivním médiu v rezonanční dutině. Obě zařízení mají různé aplikace a výhody v závislosti na konkrétních požadavcích systému.
