LED (Light Emitting Diodes) og Lasere (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) er to av de mest brukte fotoniske enhetene i ulike applikasjoner som belysning, datakommunikasjon, medisinske og militære systemer. Selv om både LED- og laserenheter genererer lys, har de forskjellige strukturer og mekanismer for lysutslipp. I denne artikkelen vil vi diskutere forskjellene mellom LED- og laserstrukturer.
1. LED-struktur
Lysdioder er vanligvis laget av halvledermaterialer som galliumarsenid (GaAs) eller galliumnitrid (GaN). De er sammensatt av et pn-kryss, hvor elektroner og hull kombineres og frigjør energi i form av lysfotoner. LED kan kategoriseres i to typer: direkte båndgap og indirekte båndgap. LED-er med direkte båndgap sender ut lys direkte fra rekombinasjonen av elektroner og hull, mens LED-er med indirekte båndgap krever hjelp av en nærliggende krystalldefekt for å sende ut lys. LED-er er vanligvis lavstrømsenheter og kan sende ut lys i forskjellige farger, inkludert rødt, grønt, blått og hvitt.
2. Laserstruktur
Lasere, på den annen side, er sammensatt av tre grunnleggende elementer: et aktivt medium, en pumpekilde og et resonanshulrom. Det aktive mediet er et materiale som er i stand til å forsterke lys ved stimulert emisjon. Pumpekilden gir energi for å eksitere atomene eller molekylene i det aktive mediet til et høyere energinivå. Resonanshulrommet gir tilbakemelding for å forsterke lyset som sendes ut av det aktive mediet. Laserstrukturer kan klassifiseres i to hovedtyper: kant-emitterende og overflate-emitterende. Kantemitterende lasere sender ut lys fra kanten av enheten, mens overflateemitterende lasere sender ut lys fra overflaten.
3. Forskjeller mellom LED- og laserstrukturer
Hovedforskjellen mellom LED- og laserstrukturer ligger i deres driftsmekanisme. LED-er sender ut lys når elektroner rekombinerer med hull, og lyset sendes deretter spontant ut i alle retninger. Derimot sender lasere ut lys når eksiterte atomer eller molekyler i det aktive mediet sender ut fotoner som stimulerer andre atomer eller molekyler til å sende ut flere fotoner, noe som resulterer i en sammenhengende lysstråle. Den sammenhengende og retningsbestemte naturen til laserlys gjør at det kan reise mye lenger enn LED-lys.
En annen forskjell er kompleksiteten til strukturene. Mens LED-strukturer generelt er enklere og krever mindre strøm, er laserstrukturer mer komplekse og krever høyere effekt for å fungere. Dette er fordi lasere krever et resonanshulrom for å skape tilbakemeldingen som er nødvendig for koherent lysutslipp, mens LED ikke gjør det.
Oppsummert er lysdioder og lasere forskjellige fotoniske enheter med forskjellige strukturer og mekanismer for lysutslipp. LED-er sender ut lys fra et pn-kryss når elektroner og hull rekombineres, mens lasere sender ut sammenhengende og retningsbestemt lys gjennom stimulert emisjon i et aktivt medium i et resonant hulrom. Begge enhetene har forskjellige bruksområder og fordeler avhengig av de spesifikke kravene til systemet.
