A LED-ek (fénykibocsátó diódák) és a lézerek (stimulált sugárzáskibocsátással történő fényerősítés) a két legszélesebb körben használt fotonikai eszköz a különféle alkalmazásokban, például világításban, adatkommunikációban, orvosi és katonai rendszerekben. Bár mind a LED-es, mind a lézeres készülékek fényt generálnak, eltérő szerkezettel és fénykibocsátási mechanizmussal rendelkeznek. Ebben a cikkben a LED és a lézeres szerkezetek közötti különbségeket tárgyaljuk.
1. LED szerkezet
A LED-ek jellemzően félvezető anyagokból, például gallium-arzenidből (GaAs) vagy gallium-nitridből (GaN) készülnek. Egy pn átmenetből állnak, ahol az elektronok és a lyukak egyesülnek, és fényfotonok formájában energiát szabadítanak fel. A LED-ek két típusba sorolhatók: közvetlen sávszélesség és indirekt sávszélesség. A direkt sávszélességű LED-ek közvetlenül az elektronok és lyukak rekombinációjából bocsátanak ki fényt, míg az indirekt sávszélességű LED-ek egy közeli kristályhiba segítségét igénylik a fény kibocsátásához. A LED-ek általában alacsony fogyasztású eszközök, és különféle színű fényt bocsátanak ki, beleértve a vöröset, zöldet, kéket és fehéret.
2. Lézerszerkezet
A lézerek ezzel szemben három alapvető elemből állnak: egy aktív közegből, egy pumpáló forrásból és egy rezonáns üregből. Az aktív közeg olyan anyag, amely stimulált emisszióval képes felerősíteni a fényt. A pumpáló forrás energiát biztosít az aktív közegben lévő atomok vagy molekulák magasabb energiaszintre való gerjesztéséhez. A rezonáns üreg visszacsatolást biztosít az aktív közeg által kibocsátott fény felerősítéséhez. A lézeres szerkezetek két fő típusra oszthatók: élkibocsátó és felületkibocsátó. Az élkibocsátó lézerek a készülék széléről, míg a felületkibocsátó lézerek a felületről bocsátanak ki fényt.
3. A LED és a lézeres szerkezetek közötti különbségek
A LED és a lézeres szerkezetek közötti fő különbség a működési mechanizmusukban rejlik. A LED-ek fényt bocsátanak ki, amikor az elektronok lyukakkal egyesülnek, majd a fény spontán módon minden irányban kibocsátódik. Ezzel szemben a lézerek akkor bocsátanak ki fényt, amikor az aktív közegben lévő gerjesztett atomok vagy molekulák fotonokat bocsátanak ki, amelyek más atomokat vagy molekulákat több foton kibocsátására serkentenek, ami koherens fénynyalábot eredményez. A lézerfény koherens és irányított természete lehetővé teszi, hogy sokkal messzebbre haladjon, mint a LED-fény.
Egy másik különbség a szerkezetek összetettsége. Míg a LED-szerkezetek általában egyszerűbbek és kevesebb energiát igényelnek, a lézerszerkezetek összetettebbek, és nagyobb teljesítményt igényelnek a működésükhöz. Ennek az az oka, hogy a lézereknek rezonáns üregre van szükségük a koherens fénykibocsátáshoz szükséges visszacsatolás létrehozásához, míg a LED-eknél nem.
Összefoglalva, a LED-ek és a lézerek különböző fotonikai eszközök, eltérő szerkezettel és fénykibocsátási mechanizmussal. A LED-ek pn átmenetből bocsátanak ki fényt, amikor elektronok és lyukak rekombinálódnak, míg a lézerek koherens és irányított fényt bocsátanak ki a rezonáns üregben lévő aktív közegben lévő stimulált emisszió révén. Mindkét eszköznek más-más alkalmazási területe és előnyei vannak a rendszer speciális követelményeitől függően.
