Laser, Leuchtdioden (LEDs) und Superlumineszenzdioden (SLDs) sind allesamt Festkörperlichtquellen mit Ursprung in der Mitte bis Ende des 20. Jahrhunderts. Der einst exotische Laser ist heute ein Haushaltsgegenstand, obwohl er normalerweise tief in Video- und CD-Playern versteckt ist. LEDs sind allgegenwärtig, kostengünstig und energieeffizient und haben ein breites Anwendungsspektrum, einschließlich Autorückleuchten, Uhrziffern und Kontrollleuchten. SLDs haben sowohl Eigenschaften von LEDs als auch von Lasern, erzeugen jedoch im Gegensatz zu ihnen eine breite Palette von Farben.
Lichtemission
Laser, LEDs und SLDs sind alle Variationen der Diode – ein verbundenes Paar von Materialien auf Siliziumbasis, einer elektrisch positiv, der andere negativ, mit Spuren von Arsen, Gallium und anderen Elemente. Wie bei anderen Diodentypen leiten diese Geräte den Strom nur in eine Richtung; außerdem produzieren sie auch licht. Ein Laser verstärkt das Licht, indem das Silizium in einem parallelen Spiegelpaar angeordnet ist, von denen einer eine kleine Lichtmenge entweichen lässt und den Strahl erzeugt. Ein SLD ist etwas ähnlich und verwendet ein Gerät, das als optischer Wellenleiter bezeichnet wird, um Licht zu verstärken, jedoch ohne Spiegel. Eine LED ist das einfachste der drei Geräte, die nur das Glühen des Siliziumübergangs verwendet, wenn ein Strom durch sie fließt.
Kohärenz
Im Gegensatz zu fast allen anderen Lichtquellen erzeugt ein Laser Lichtwellen, die alle in Phase sind, eine Eigenschaft, die als Kohärenz bekannt ist. Dies bedeutet, dass die Lichtwellen in einem Laser Wellenberge und Wellentäler haben, die sich alle gleichzeitig aufreihen, wie Soldaten, die in Formation marschieren. LEDs und SLDs erzeugen konventionelles, inkohärentes Licht, das eher dem Fußgängerverkehr auf einem belebten Bürgersteig gleicht. Kohärenz ist nützlich in der Holographie, den dreidimensionalen Bildern, die mit Laserlicht erzeugt werden, sowie in der Interferometrie, die Lichtwelleninterferenz verwendet, um extrem kleine Entfernungen genau zu messen.
Bandbreite
Die Bandbreite einer Lichtquelle ist der Wellenlängenbereich, den sie erzeugt. Laser und LEDs sind beide monochromatisch und erzeugen eine einzige Farbe; Laserlicht hat eine einzige Wellenlänge, während LEDs einen sehr schmalen Bereich erzeugen, der auf eine bestimmte Wellenlänge zentriert ist. Die Bandbreite einer SLD hängt vom Gerät ab – einige sind etwa so schmal wie eine LED, andere sind viel breiter, wenn auch nicht so breit wie Sonnenlicht oder Glühlampen.
Richtung
Eine LED erzeugt Licht in einem weiten Winkel von ihrem Silizium-Übergang. Um die Helligkeit zu verbessern, fokussiert eine Linse in einigen LED-Designs das Licht in einem engeren Bereich. SLDs erzeugen Licht in einem Bogen von etwa 35 Grad. Laserlicht ist kollimiert, d. h. es breitet sich von selbst nur sehr wenig aus und behält einen schmalen Strahl. Linsen können bei Bedarf Laserlicht auf einen winzigen Punkt fokussieren oder in einen weiten Winkel streuen.