Was macht eine LED zu einer Laserdiode?

Eine hochrangige Umfrage zu dieser Frage ist in Ordnung:

Nach dem Lesen von https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode kann ich immer noch nicht feststellen, ob sich die Elektronik, die das Lasen einer Diode ermöglicht, von der unterscheidet, die das Emittieren von Licht ermöglicht. Ist eine Laserdiode im Allgemeinen eine LED und eine Art optischer Resonator oder Hohlraum?

Oder sind alle Laserdioden selbst elektronisch unterscheiden sich von Nicht-Laser-LEDs, was bedeutet , sie sehen nicht wie eine LED und einige zusätzliche physikalische Struktur, damit sie als Laser handeln?

Ich kann immer noch nicht sagen, ob die Elektronik, die eine Diode aktiviert, sich von der unterscheidet, die Licht emittiert

Es ist nicht die Elektronik, es ist der optische Hohlraum.

Wenn das optische Signal durch das Verstärkungsmedium (den PN-Übergang) zurückgeführt wird, so dass der Umlaufverlust nicht mehr als der Umlaufgewinn beträgt, beginnt eine "LED" zu leuchten.

Der Hohlraum einer Laserdiode kann durch gespaltene Facetten auf der Oberfläche des Chips, in den Chip gemusterte Bragg-Reflektoren oder sogar äußere Linsen und / oder Spiegel gebildet werden.

Im Allgemeinen enthält eine als Laserdiode konzipierte Vorrichtung auch eine Wellenleiterstruktur auf dem Chip (und überlappt den Übergang), um einen geringen Umlaufverlust zu ermöglichen, während eine als LED konzipierte Vorrichtung keine eindeutige Wellenleiterstruktur aufweist, obwohl dies der Fall ist auch so etwas wie eine Resonanzhohlraum-LED (RCLED).

LED: Die Spannung an der Diode hebt die freien Elektronen über die Bandlücke auf ein höheres Niveau. Sie strahlen Licht aus, wenn sie in die untere Ebene zurückfallen. Aufgrund der Regeln der Quantenmechanik ist dies spontan zufällig, wenn keine anderen Maßnahmen ergriffen werden. Die Freiheitsgrade in einer LED ermöglichen variable Wellenlängen (Frequenzen) und Zeitpunkte. Die emittierten Photonen sind also "inkohärent".

LASER: Die Freiheitsgrade für die Photonen werden entfernt. Der optische Hohlraum erlaubt nur eine (oder sehr wenige) Wellenlängen (Faktoren der Resonatorlänge). Und die zuvor emittierten "vorbeiziehenden" Photonen stimulieren die Emission des neuen Photons. Die meisten Photonen haben also die gleiche Phase und Frequenz. Sie sind "kohärent".

Obwohl die LED bereits eine sehr geringe Variation der Wellenlänge aufweist, reduziert die LASER-Optik diese Variation. Der kontraintuitive Aspekt eines LASERS stammt aus der Quantenmechanik. Man könnte denken, dass ein Photon spontan emittiert wird und dann in Resonanz gerät, wenn es die richtige Wellenlänge hat, die zur Geometrie des Resonators passt. Aufgrund der quantenmechanischen Geometrie der LASER- (Diode) ist es jedoch sehr unwahrscheinlich, dass ein Photon spontan oder bei einer anderen Wellenlänge emittiert wird.

Ein Diodenlaser ist eine LED in einem optischen Hohlraum.

Diodenlaser sind insofern cool, als sie ein paar Laserregeln "verletzen":

1. Der Gewinn von Halbleitern ist so groß, dass sie, obwohl der Radius der Facetten, die den Hohlraum bilden, sehr groß ist (dh im Wesentlichen flach ist), immer noch verliert. (Die Lasergleichung sagt voraus, dass eine unendliche Verstärkung erforderlich ist, damit ein Paar ebener Flächen lasert.)

2. Es gibt einen Beweis, dass mindestens drei Energieniveaus erforderlich sind, damit ein gepumptes Medium geladen werden kann, aber Halbleiterlaser haben nur zwei (weil sie nicht optisch gepumpt, sondern elektrisch gepumpt sind).

Damit ein zu einem „Laser“ LED in Betracht gezogen wird, muss das Design so sein , dass eine bestimmte Menge des Lichts erzeugt sie reflektiert werden muß zurück auf mich selbst, durch optische (oder elektrisch) Mittel, so dass neu erzeugt (via Stimulation ) Photonen sind "im Gleichschritt" mit den vorhergehenden, wodurch ein kohärenter Photonenstrahl erzeugt wird.
Die Erfüllung der S timulierten E Mission of R Radiation-Anforderung macht es zu einem Laser !