Przekształcenie diody LED (diody elektroluminescencyjnej) w diodę laserową wymaga kilku kluczowych modyfikacji mających na celu poprawę jej właściwości emitujących światło w celu uzyskania spójnej emisji światła laserowego. W przeciwieństwie do diod LED, które emitują światło niespójne, diody laserowe emitują światło spójne o określonej długości fali i dużej intensywności. Oto zarys procesu:
- Optyczne sprzężenie zwrotne: diodom LED brakuje mechanizmów optycznego sprzężenia zwrotnego wymaganych do emisji wymuszonej potrzebnej w diodach laserowych. Aby przekształcić diodę LED w diodę laserową, optyczne sprzężenie zwrotne wprowadza się zazwyczaj poprzez fasety lub zwierciadła na końcach materiału półprzewodnikowego. Dzięki temu światło odbija się tam i z powrotem, stymulując dalszą emisję fotonów w fazie.
- Regulacja prądu i napięcia: Diody laserowe wymagają wyższych gęstości prądu i precyzyjnych warunków napięcia w porównaniu do diod LED. Ma to na celu osiągnięcie inwersji obsadzeń niezbędnej do emisji wymuszonej. Dostosowanie profilu domieszkowania materiału półprzewodnikowego i geometrii urządzenia ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji tych warunków.
- Zarządzanie ciepłem: Diody laserowe generują więcej ciepła niż diody LED ze względu na wyższą gęstość prądu i mogą ulec katastrofalnym uszkodzeniom optycznym (COD), jeśli nie są odpowiednio chłodzone. Wydajne systemy odprowadzania ciepła i zarządzania temperaturą są niezbędne do utrzymania stabilnej pracy i trwałości.
- Opakowanie i montaż: Diody laserowe są zazwyczaj montowane w hermetycznie zamkniętych opakowaniach, aby chronić je przed zanieczyszczeniami i ułatwić rozpraszanie ciepła. Zapewnia to niezawodność i trwałość w różnych środowiskach operacyjnych.
- Kontrola długości fali i mocy: Diody laserowe są zaprojektowane tak, aby emitować światło o określonych długościach fal określonych przez pasmo wzbronione i poziomy domieszkowania materiału półprzewodnikowego. Różni się to od diod LED, które emitują światło o szerokim spektrum. Kontrola długości fali emisji i mocy wyjściowej ma kluczowe znaczenie w różnych zastosowaniach, takich jak telekomunikacja, wskaźniki laserowe i pamięć optyczna.
Chociaż diodę LED można zmodyfikować, aby dzięki tym modyfikacjom wykazywała pewne cechy diody laserowej, należy zauważyć, że zasadnicza różnica polega na spójnej emisji światła w diodach laserowych w porównaniu z emisją niespójną w diodach LED. Diody laserowe zostały zaprojektowane tak, aby spełniać rygorystyczne wymagania w zastosowaniach wymagających precyzyjnych i intensywnych źródeł światła.
