Die Umwandlung einer LED (Light Emitting Diode) in eine Laserdiode erfordert mehrere wichtige Modifikationen, um ihre Lichtemissionseigenschaften zu verbessern und eine kohärente Laserlichtemission zu erreichen. Im Gegensatz zu LEDs, die inkohärentes Licht aussenden, emittieren Laserdioden kohärentes Licht mit bestimmten Wellenlängen und hoher Intensität. Hier ist eine Übersicht über den Prozess:
- Optisches Feedback: LEDs verfügen nicht über optische Feedback-Mechanismen, die für die stimulierte Emission erforderlich sind, die in Laserdioden benötigt wird. Um eine LED in eine Laserdiode umzuwandeln, wird optische Rückkopplung typischerweise durch Facetten oder Spiegel an den Enden des Halbleitermaterials eingeführt. Dadurch kann Licht hin und her reflektiert werden, was die weitere Emission von Photonen in Phase anregt.
- Strom- und Spannungsanpassungen: Laserdioden erfordern im Vergleich zu LEDs höhere Stromdichten und präzise Spannungsbedingungen. Dadurch soll die für die stimulierte Emission erforderliche Besetzungsinversion erreicht werden. Anpassungen des Dotierungsprofils des Halbleitermaterials und der Geometrie des Geräts sind entscheidend, um diese Bedingungen zu optimieren.
- Wärmemanagement: Laserdioden erzeugen aufgrund höherer Stromdichten mehr Wärme als LEDs und können bei unzureichender Kühlung katastrophale optische Schäden (COD) erleiden. Effiziente Kühl- und Wärmemanagementsysteme sind für die Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebs und einer langen Lebensdauer unerlässlich.
- Verpackung und Montage: Laserdioden werden typischerweise in hermetisch verschlossenen Gehäusen montiert, um sie vor Verunreinigungen zu schützen und die Wärmeableitung zu erleichtern. Dies gewährleistet Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in verschiedenen Betriebsumgebungen.
- Wellenlängen- und Leistungssteuerung: Laserdioden sind so konzipiert, dass sie Licht mit bestimmten Wellenlängen emittieren, die durch die Bandlücke und die Dotierungsniveaus des Halbleitermaterials bestimmt werden. Dies unterscheidet sich von LEDs, die Licht mit breitem Spektrum ausstrahlen. Die Kontrolle über die Emissionswellenlänge und die Ausgangsleistung ist für verschiedene Anwendungen wie Telekommunikation, Laserpointer und optische Speicher von entscheidender Bedeutung.
Während eine LED durch diese Anpassungen so modifiziert werden kann, dass sie einige Eigenschaften einer Laserdiode aufweist, ist es wichtig zu beachten, dass der grundlegende Unterschied in der kohärenten Lichtemission bei Laserdioden gegenüber der inkohärenten Emission bei LEDs liegt. Laserdioden werden mit spezifischen Eigenschaften entwickelt, um strenge Anforderungen für Anwendungen zu erfüllen, die präzise und intensive Lichtquellen erfordern.