¿Qué hace que un LED sea un diodo láser?

  

Todavía no puedo saber si los dispositivos electrónicos permiten que un diodo se encienda de forma diferente a los que le permiten emitir luz

No es la electrónica, es la cavidad óptica.

Si la señal óptica se retroalimenta a través del medio de ganancia (la unión PN) de manera que la pérdida de ida y vuelta no es más que la ganancia de ida y vuelta, se encenderá un "LED".

La cavidad de un diodo láser puede formarse por facetas hendidas en la superficie del chip, reflectores Bragg con patrones en el chip, o incluso lentes externas y / o espejos de algún tipo.

En general, un dispositivo diseñado como un diodo láser también incluirá una estructura de guía de onda en el chip (y superpuesta a la unión) para facilitar una baja pérdida de ida y vuelta, mientras que un dispositivo diseñado para ser un LED no tendrá ninguna estructura de guía de onda distinta , aunque también existe un LED de cavidad resonante (RCLED).

LED: el voltaje en el diodo eleva los electrones libres a través del intervalo de banda a un nivel superior. Emiten luz cuando descienden al nivel inferior. Debido a las reglas de la mecánica cuántica cuando esto sucede espontáneamente, es aleatorio si no se toman otras medidas. Los grados de libertad en un LED permiten longitudes de onda (frecuencias) variables y puntos en el tiempo. Por lo tanto, los fotones emitidos son "incoherentes".

LÁSER: Se eliminan los grados de libertad de los fotones. La cavidad óptica permite solo una (o muy pocas) longitudes de onda (factores de la longitud del resonador). Y los fotones emitidos previamente "que pasan" estimulan la emisión del nuevo fotón. Así que la mayoría de los fotones tienen la misma fase y frecuencia. Son "coherentes".

A pesar de que el LED ya tiene una variación muy pequeña de la longitud de onda, la óptica LASER reduce esa variación. El aspecto contra intuitivo de un LASER proviene de la mecánica cuántica. Podría pensar que un fotón se emite espontáneamente y luego resonaría si tuviera la longitud de onda correcta que se ajuste a la geometría del resonador. Pero debido a la mecánica cuántica, la geometría del LÁSER (diodo) hace que sea muy poco probable que un fotón se emita de forma espontánea o en otra longitud de onda.

Un láser de diodo es un LED en una cavidad óptica.

Los láseres de diodo son geniales porque "violan" algunas reglas de láser:

1. La ganancia de los semiconductores es tan grande que, a pesar de que el radio de las facetas que crean la cavidad es realmente alto (es decir, esencialmente plano), todavía luce. (¡La ecuación del láser predice que una ganancia infinita es necesaria para que un par de superficies planas)!

2. Hay una prueba de que se necesitan al menos tres niveles de energía para un medio bombeado a láser, pero los láseres semiconductores solo tienen dos (porque no se bombean ópticamente, sino eléctricamente).

Para que un LED se considere un LED "láser", su diseño debe ser tal que una cierta cantidad de la luz que produce se refleje nuevamente en sí misma, mediante óptica (o eléctrica). ) significa, de modo que los fotones recién creados (a través de la estimulación) estén "en paso" con los anteriores, creando así un haz coherente de fotones.
¡Cumplir con el S timulado E misión de R requisito de adiación, es lo que lo convierte en un láser !