Lasery, diody elektroluminescencyjne (LED) i diody superluminescencyjne (SLD) to półprzewodnikowe źródła światła, które powstały od połowy do końca XX wieku. Niegdyś egzotyczny laser jest obecnie przedmiotem gospodarstwa domowego, choć zwykle jest ukryty głęboko w odtwarzaczach wideo i CD. Diody LED są wszechobecne, niedrogie i energooszczędne, mają szeroki zakres zastosowań, w tym w tylnych światłach samochodowych, cyfrach zegarowych i lampkach sygnalizacyjnych na panelach. SLD mają cechy zarówno diod LED, jak i laserów, ale w przeciwieństwie do nich wytwarzają szeroką gamę kolorów.
Emisja światła
Lasery, diody LED i SLD to wszystkie odmiany diody - połączona para materiałów na bazie krzemu, jeden elektrycznie dodatni, drugi ujemny, zawierający ślady arsenu, galu i inne elementy. Podobnie jak w przypadku innych typów diod, urządzenia te przewodzą prąd tylko w jednym kierunku; ponadto wytwarzają również światło. Laser wzmacnia światło poprzez umieszczenie krzemu wewnątrz równoległej pary luster, z których jedno umożliwia ucieczkę niewielkiej ilości światła, wytwarzając wiązkę. SLD jest nieco podobny, wykorzystując urządzenie zwane falowodem optycznym do wzmacniania światła, ale bez luster. Dioda LED to najprostsze urządzenie z tej trójki, wykorzystujące jedynie świecenie złącza krzemowego, gdy przepływa przez nie prąd.
Konsekwencja
W przeciwieństwie do prawie wszystkich innych źródeł światła, laser wytwarza fale świetlne, które są w fazie, właściwość znana jako koherencja. Oznacza to, że fale świetlne w laserze mają grzbiety i doliny, które ustawiają się w tym samym czasie, jak żołnierze maszerujący w szyku. Diody LED i SLD wytwarzają konwencjonalne, niespójne światło, które bardziej przypomina ruch pieszy na ruchliwym miejskim chodniku. Koherencja jest przydatna w holografii, trójwymiarowych obrazach tworzonych za pomocą światła laserowego, a także w interferometrii, która wykorzystuje interferencję fal świetlnych do dokładnego pomiaru bardzo małych odległości.
Pasmo
Szerokość pasma źródła światła to zakres wytwarzanych przez nie długości fal. Zarówno lasery, jak i diody LED są monochromatyczne, wytwarzając jeden kolor; Światło laserowe ma pojedynczą długość fali, podczas gdy diody LED wytwarzają bardzo wąski zakres wyśrodkowany na jednej określonej długości fali. Przepustowość SLD zależy od urządzenia – niektóre są tak wąskie jak diody LED, inne są znacznie szersze, chociaż nie tak szerokie jak światło słoneczne lub żarowe.
Kierunek
Dioda LED wytwarza światło pod szerokim kątem ze swojego złącza krzemowego. Aby poprawić jasność, soczewka w niektórych konstrukcjach LED skupia światło w węższym zakresie. SLD wytwarzają światło w łuku około 35 stopni. Światło lasera jest skolimowane, co oznacza, że samoczynnie się rozprasza bardzo nieznacznie, zachowując wąską wiązkę. W razie potrzeby soczewki mogą skupiać światło lasera na maleńkim punkciku lub rozciągać je pod szerokim kątem.