LED diode (diode koje emitiraju svjetlost) i laseri (pojačanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja) dva su najkorištenija fotonička uređaja u raznim primjenama kao što su rasvjeta, podatkovna komunikacija, medicinski i vojni sustavi. Iako i LED i laserski uređaji generiraju svjetlost, imaju različite strukture i mehanizme emitiranja svjetlosti. U ovom ćemo članku raspravljati o razlikama između LED i laserskih struktura.
1. LED struktura
LED diode su obično izrađene od poluvodičkih materijala kao što su galijev arsenid (GaAs) ili galijev nitrid (GaN). Sastoje se od pn spoja, gdje se elektroni i šupljine spajaju i oslobađaju energiju u obliku svjetlosnih fotona. LED diode mogu se kategorizirati u dvije vrste: izravni razmak između pojaseva i neizravni razmak između pojaseva. LED diode s izravnim razmakom pojasa emitiraju svjetlost izravno iz rekombinacije elektrona i rupa, dok LED diode s neizravnim razmakom pojasa zahtijevaju pomoć obližnjeg kristalnog defekta da emitiraju svjetlost. LED diode su obično uređaji male snage i mogu emitirati svjetlost u različitim bojama, uključujući crvenu, zelenu, plavu i bijelu.
2. Laserska struktura
S druge strane, laseri se sastoje od tri osnovna elementa: aktivnog medija, izvora pumpanja i rezonantne šupljine. Aktivni medij je materijal koji može pojačati svjetlost stimuliranom emisijom. Izvor pumpanja daje energiju za pobuđivanje atoma ili molekula u aktivnom mediju na višu energetsku razinu. Rezonantna šupljina osigurava povratnu vezu za pojačavanje svjetlosti koju emitira aktivni medij. Laserske strukture mogu se klasificirati u dvije glavne vrste: rubno emitirajuće i površinski emitirajuće. Rubni laseri emitiraju svjetlost s ruba uređaja, dok površinski emitiraju svjetlost s površine.
3. Razlike između LED i laserskih struktura
Glavna razlika između LED i laserskih struktura leži u njihovom mehanizmu rada. LED diode emitiraju svjetlost kada se elektroni rekombiniraju s rupama, a svjetlost se tada spontano emitira u svim smjerovima. Nasuprot tome, laseri emitiraju svjetlost kada pobuđeni atomi ili molekule u aktivnom mediju emitiraju fotone koji stimuliraju druge atome ili molekule da emitiraju više fotona, što rezultira koherentnim snopom svjetlosti. Koherentna i usmjerena priroda laserskog svjetla omogućuje mu da putuje mnogo dalje od LED svjetla.
Druga razlika je složenost struktura. Dok su LED strukture općenito jednostavnije i zahtijevaju manje energije, laserske strukture su složenije i zahtijevaju veću snagu za rad. To je zato što laseri zahtijevaju rezonantnu šupljinu za stvaranje povratne sprege potrebne za koherentnu emisiju svjetlosti, dok LED ne zahtijevaju.
Ukratko, LED i laseri su različiti fotonički uređaji s različitim strukturama i mehanizmima emitiranja svjetlosti. LED diode emitiraju svjetlost iz pn spoja kada se elektroni i šupljine rekombiniraju, dok laseri emitiraju koherentnu i usmjerenu svjetlost putem stimulirane emisije u aktivnom mediju unutar rezonantne šupljine. Oba uređaja imaju različite primjene i prednosti ovisno o specifičnim zahtjevima sustava.
