LED를 레이저 다이오드로 만드는 것은 무엇입니까?


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이 질문에 대한 고급 설문 조사는 괜찮습니다.

https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode를 읽은 후에도 다이오드를 레이저로 켜는 전자 장치가 빛을 방출하는 전자 장치와 다른지 여부를 알 수 없습니다. 일반적으로 레이저 다이오드는 LED 광학 공진기 또는 공동의 일종입니까?

또는 레이저 이외의 레이저 다이오드 자체는 레이저가 아닌 LED와 전자적으로 구별됩니다. 즉, 레이저처럼 작동 할 수 있도록 LED 추가 물리적 구조 가 아닌 것 입니까?


무엇이 빛을 레이저로 만드는지 아십니까?
유진 Sh.

생각 해봐 LED는 이미 거의 순수한 색을냅니다. '레이저'LED는 매우 순수한 색상의 빛을 방출합니다. "LED 레이저"라는 용어를 검색하려고 귀찮게 했습니까?
Sparky256

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@ Sparky256 – 예, 해당 용어는 검색 기록에 있습니다. 내가 "생각 해봐"라는 제안에 감사드립니다. 도움이 되었기 때문에 앞으로 질문에 적용 할 예정입니다.
feetwet

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@EugeneSh. – 아니요. 그러나 레이저 광의 특성을 알고 있습니다.
feetwet

답변:


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다이오드를 레이저로 작동시키는 전자 장치가 빛을 방출하는 전자 장치와 다른지 여전히 알 수 없습니다.

전자 제품이 아니라 광학 공동입니다.

광신 호가 왕복 손실이 왕복 이득보다 크지 않도록 이득 매체 (PN 접합)를 통해 피드백되면, "LED"가 레이 징되기 시작한다.

레이저 다이오드의 공동은 칩 표면의 쪼개진 파셋, 칩에 패턴 화 된 브래그 반사기, 또는 어떤 종류의 외부 렌즈 및 / 또는 거울에 의해 형성 될 수있다.

일반적으로 레이저 다이오드로 설계된 장치는 낮은 라운드 트립 손실을 촉진하기 위해 칩에 도파관 구조 (및 접합부와 겹침)를 포함하며 LED로 설계된 장치는 뚜렷한 도파관 구조를 갖지 않습니다. 공진 공동 LED (RCLED)와 같은 것도 있습니다.


흥미 롭군 RCLED의 차이점을 빠른 검색에서 알 수 없습니다. 기본적으로 레이저 다이오드가 레이저 임계 값 아래에서 작동합니까? 아니면 생산하지 일부 가 아닌 모든 레이저 빛의 특성?
feetwet

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'고효율'카테고리의 LED가 있습니다. 평평하게 놓여 있으며 작은 오레오 쿠키처럼 둥글며 모든면에서 빛을 방출합니다. 렌즈에 모든 빛을 반사시키는 금 안감 그릇에 앉아 있습니다. 렌즈는 세타 또는 시야각을 결정합니다.
Sparky256

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또한 : 레이저 캐비티는 광 공동 구조가 버스트 된 지점에 과부하가 걸리면 계속해서 일반 LED로 작동합니다!
rackandboneman

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@rackandboneman 또는 물론 임계 값 미만입니다. 많은 값싼 사람들도 더 이상 늦지 않을 때까지 과부하가 걸리지 않습니다.
Chris H

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나의 제한된 독서는 RCLED가 일반 LED에 비해 훨씬 좁은 방출 스펙트럼 으로 크게 구별된다는 것을 나타냅니다 . 영문 위키피디아 기사가 없다는 사실이 논쟁 중이며 독일 기사 는 그저 그루터기에 지나지 않습니다.
Chris H

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LED : 다이오드의 전압이 밴드 갭을 가로 질러 자유 전자를 더 높은 레벨로 들어 올립니다. 그들은 더 낮은 수준으로 떨어질 때 빛을 방출합니다. 양자 역학의 규칙으로 인해 다른 조치를 취하지 않으면 자발적으로 발생하는 경우 무작위입니다. LED의 자유도는 가변 파장 (주파수) 및 특정 시점을 허용합니다. 따라서 방출 된 광자는 "비 일관 적"이다.

레이저 : 광자의 자유도가 제거됩니다. 광학 공동은 단지 하나 (또는 ​​매우 적은) 파장 (공진기 길이의 계수)만을 허용한다. 그리고 이전에 방출 된 광자는 "지나가는"새로운 광자의 방출을 자극합니다. 따라서 대부분의 광자는 위상과 주파수가 같습니다. 그들은 "일관성"입니다.

LED는 이미 매우 작은 파장 변화를 가지고 있지만 레이저 광학은 그러한 변화를 줄입니다. 레이저의 카운터 직관적 측면은 양자 역학에서 비롯됩니다. 광자가 자발적으로 방출 된 다음 공진기의 형상에 맞는 올바른 파장을 갖는 경우 공명 할 것이라고 생각할 수 있습니다. 그러나 양자 역학으로 인해 LASER- (다이오드)의 구조는 광자가 자발적으로 또는 다른 파장으로 방출 될 가능성이 거의 없습니다.


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내 혼란은 마지막 단락에서 온다 : 다이오드 레이저의 pn 접합 자체가 다른가? 즉, 두 다이오드에 대한 기본 자극은 자발적인 광자 방출이며, 레이저에서 그 접합 주위에 구축 된 지오메트리는 자발적인 방출을 증폭하여 압도적 대다수의 광자가 자극에 의해 방출되는 정도입니까? 또는 레이저 다이오드의 접합부 자체는 레이저 방출 임계 값 아래에서도 자발적으로 방출 된 광자의 수 및 / 또는 파장을 제한하는 방식이 다른가 ?
feetwet

레이저 다이오드를 처음 켜면 방출을 자극 할 수있는 광자가 없습니다. 그래서 처음에는 자발적인 배출이 발생합니다. 그런 다음 광학 공동에서 앞뒤로 이동하여 더 많은 광자의 방출을 자극하고 자극 된 방출이 빠르게 지배적이됩니다.
Joachim

나중에 생각할 때 : 자극 방출은 "지배적"이되지 않을 수 있습니다. 자발적 방출이 계속 발생하지만 목표는 레이저 다이오드의 효율을 정의하기 때문에 높은 비율의 자극 방출을 갖는 것입니다.
Joachim

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내가 처음으로 코멘트에서 요청 된 설명에 여전히 불분명 해요 : 그것은 소리 당신에 의해 작동 다른 발광 다이오드 등의 pn 접합을, 예, 레이저 다이오드의 핵심은 "말 수 있습니다 (또는 일 수있다)처럼 자발적 방출. 다이오드를 레이저로 만드는 것은 자발적인 광자가 더 많은 광자를 자극 할 수 있도록하는 추가적인 하드웨어 기능 (우리는 광 공동이라고 함 )입니다. " 맞습니까? 아니면 레이저 다이오드 는 전기적으로 펌핑 된 광학 공동 일뿐 아니라 일부 광자를 자발적으로 생성하기 때문에 "일반적인"LED와 근본적으로 다른가?
feetwet

레이저는 자발적 방출이 아닌 자극 방출에 의해 작동합니다. : 당신은 볼 수도 있습니다 learnabout-electronics.org/Semiconductors/diodes_26.php
요아킴

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다이오드 레이저는 광학 공동의 LED입니다.

다이오드 레이저는 몇 가지 레이저 규칙을 "위반"한다는 점에서 다소 시원합니다.

  1. 반도체의 이득은 너무 커서 캐비티를 생성하는 패싯의 반경이 실제로는 높지만 (즉, 본질적으로 평평하지만) 여전히 상승합니다. (레이저 방정식은 한 쌍의 평평한 표면을 깎기 위해 무한한 이득이 필요하다고 예측합니다)!

  2. 펌핑 된 매체를 레이 징하기 위해서는 적어도 3 개의 에너지 레벨이 필요하다는 증거가 있지만, 반도체 레이저는 2 개만 있습니다 (광학적으로 펌핑되지 않고 전기적으로 펌핑되기 때문에).


# 2와 관련하여 : 다이오드 레이저가 "광학 자가 펌프 식" 이라고 말하는 것이 정확 합니까? 내가 이해한다면 : 자극 된 방출은 LED 자체의 광자에 의해 "자극"됩니다.
feetwet

소스가 있습니까?
피터 Mortensen

광학적으로 펌핑되는 대신 전기적으로 펌핑됩니다. "펌핑 (Pumping)"은 전자를 떨어 뜨려 광자를 방출 할 수있는 밴드 갭 위로 전자를 들어 올리는 과정입니다.
Joachim

@Joachim 전기적으로 펌핑되는 것으로 수정되었습니다.
user1512321

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@feetwet 모든 레이저에는 "자극"방출이 있어야합니다. 즉, 광자가 여기 된 광자를 노크합니다. 제가 여기서 말하는 것은 전자를 여기 상태로 만드는 과정을 "펌핑"하는 것입니다. 레이저를 레이저 화하기 위해서는 몇 가지 조건이 있습니다. 그중 하나는 게인 매체가 너무 많이 펌핑되어 낮은 상태의 전자보다 더 많은 전자가 있습니다-인구 역전-그렇지 않으면 전자가 높은 상태에 놓이는 것보다 더 많은 광자가 흡수됩니다 더 많은 광자를 자극합니다.
user1512321

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LED가 "레이저"LED로 간주 되려면, 그것의 디자인은 그것이 생성하는 특정 양의 빛이 광학적 (또는 전기적) 수단에 의해 자신에게 다시 반사되어 자극을 통해 새로 생성되도록해야합니다 ) 광자들은 이전의 광자와 "단계적으로 (in step)" , 일관된 광자 빔을 생성한다.
회의 S를 timulated E의 의 임무 R의 adiation 요구 사항이, 그것을 만드는 것입니다 레이저 !

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