Šviesos diodai (šviesos diodai) ir lazeriai (šviesos stiprinimas stimuliuojamos spinduliuotės būdu) yra du plačiausiai naudojami fotoniniai įrenginiai įvairiose srityse, tokiose kaip apšvietimas, duomenų ryšys, medicinos ir karinės sistemos. Nors tiek LED, tiek lazeriniai įrenginiai generuoja šviesą, jų struktūra ir šviesos skleidimo mechanizmai skiriasi. Šiame straipsnyje aptarsime LED ir lazerinių konstrukcijų skirtumus.
1. LED struktūra
Šviesos diodai paprastai yra pagaminti iš puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip galio arsenidas (GaAs) arba galio nitridas (GaN). Jie sudaryti iš pn jungties, kurioje elektronai ir skylės susijungia ir išskiria energiją šviesos fotonų pavidalu. Šviesos diodus galima suskirstyti į du tipus: tiesioginį ir netiesioginį. Tiesioginės juostos šviesos diodai skleidžia šviesą tiesiogiai iš elektronų ir skylių rekombinacijos, o netiesioginės juostos šviesos diodai, norint skleisti šviesą, reikalauja netoliese esančio kristalo defekto. Šviesos diodai paprastai yra mažos galios įrenginiai ir gali skleisti įvairių spalvų šviesą, įskaitant raudoną, žalią, mėlyną ir baltą.
2. Lazerinė struktūra
Kita vertus, lazerius sudaro trys pagrindiniai elementai: aktyvioji terpė, siurbimo šaltinis ir rezonansinė ertmė. Aktyvioji terpė yra medžiaga, galinti sustiprinti šviesą stimuliuojama emisija. Siurbimo šaltinis suteikia energijos aktyvioje terpėje esantiems atomams ar molekulėms sužadinti iki aukštesnio energijos lygio. Rezonansinė ertmė suteikia grįžtamąjį ryšį, kad sustiprintų aktyviosios terpės skleidžiamą šviesą. Lazerines konstrukcijas galima suskirstyti į du pagrindinius tipus: kraštines ir paviršių spinduliuojančias. Kraštus spinduliuojantys lazeriai skleidžia šviesą nuo įrenginio krašto, o paviršių spinduliuojantys – nuo paviršiaus.
3. LED ir lazerinių konstrukcijų skirtumai
Pagrindinis skirtumas tarp LED ir lazerinių konstrukcijų yra jų veikimo mechanizmas. Šviesos diodai skleidžia šviesą, kai elektronai rekombinuojasi su skylutėmis, o tada šviesa spontaniškai skleidžiama visomis kryptimis. Priešingai, lazeriai skleidžia šviesą, kai sužadinti atomai ar molekulės aktyvioje terpėje skleidžia fotonus, kurie skatina kitus atomus ar molekules skleisti daugiau fotonų, todėl susidaro nuoseklus šviesos pluoštas. Nuosekli ir kryptinga lazerio šviesos prigimtis leidžia nukeliauti daug toliau nei LED šviesa.
Kitas skirtumas yra konstrukcijų sudėtingumas. Nors LED konstrukcijos paprastai yra paprastesnės ir reikalauja mažesnės galios, lazerinės konstrukcijos yra sudėtingesnės ir reikalauja didesnės galios. Taip yra todėl, kad lazeriams reikalinga rezonansinė ertmė, kad būtų sukurtas grįžtamasis ryšys, būtinas nuosekliai šviesai skleisti, o šviesos diodams to nereikia.
Apibendrinant galima pasakyti, kad šviesos diodai ir lazeriai yra skirtingi fotoniniai įrenginiai, turintys skirtingą struktūrą ir šviesos emisijos mechanizmus. Šviesos diodai skleidžia šviesą iš pn jungties, kai elektronai ir skylės rekombinuoja, o lazeriai skleidžia nuoseklią ir kryptingą šviesą per stimuliuojamą spinduliavimą aktyvioje terpėje rezonansinėje ertmėje. Abu įrenginiai turi skirtingą pritaikymą ir privalumus, priklausomai nuo konkrečių sistemos reikalavimų.
