Laserdiode

In Laserdioden wird Licht ähnlich den Vorgängen in Leuchtdioden an einem pn-Übergang durch Rekombinationsprozesse erzeugt. Gegenüber Leuchtdioden strahlen Laserdioden aber mit nur einer Frequenz und in höherer Lichtintensität.

Leuchtdioden senden Licht aus, wenn die freien Elektronen mit Defektelektronen rekombinieren. Da die einzelnen Elektronen eine uneinheitliche Bewegungsenergie vor der Rekombination aufweisen, geben sie auch voneinander abweichende Energiebeträge in Form von Licht an ihre Umgebung ab. Leuchtdioden senden daher Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich aus.

Eine charakteristische Eigenschaft der Laser ist, dass ihr Licht nur eine Wellenlänge besitzt. Durch Weiterentwicklung der Leuchtdioden, insbesondere durch sorgfältige Gestaltung des pn-Übergangs, konnte man erreichen, dass bei der Rekombination in Laserdioden die Ausgangsenergie aller Elektronen nahezu konstant ist. Daher geben sie beim Einfangen in die Löcher auch Licht einer einheitlichen Wellenlänge ab.

Ein Laser erzeugt Licht durch angeregte Emission. Voraussetzung dafür ist, dass sich möglichst viele Elektronen in einem Zustand unmittelbar vor der Rekombination befinden, aus dem sie durch Lichtanregung schlagartig in den gebundenen Zustand übergehen können. Ferner ist jeder Laser, also auch eine Laserdiode, zur Erreichung von einheitlichen Wellenlängen als Resonator für eine bestimmte Wellenlänge ausgelegt. Der Resonanzeffekt wird bei einer Laserdiode durch zwei Spiegel erzielt, die in einem genau festgelegten Abstand parallel zum pn-Übergang der Diode angebracht werden. Das erzeugte Licht wird zwischen beiden Spiegeln hin und her reflektiert. Nur bei einer bestimmten Wellenlänge, der Resonanzwellenlänge, die ein ganzzahliges Vielfache des Spiegelabstandes sein muss, können sich stehende Wellen ausbilden, die verstärkt werden. Andere Wellenlängen löschen sich gegenseitig aus.

Laserdioden besitzen viele Anwendungsmöglichkeiten. Sie werden z. B. in der optischen Nachrichtenübertragung eingesetzt, wenn besonders viele Frequenzen gleichzeitig mit einem Lichtleiterkabel übertragen werden sollen. Leider zeigen viele Laserdioden merkliche Alterungserscheinungen, die zu einer deutlichen Abnahme der Strahlungsintensität führen.