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Laser, Leuchtdioden (LED) und Superlumineszenzdioden (SLD) sind Festkörperlichtquellen mit Ursprung in der Mitte bis Ende des 20. Jahrhunderts. Der einst exotische Laser ist heute ein Haushaltsgegenstand, obwohl er normalerweise tief im Inneren von Video- und CD-Playern verborgen ist. LEDs sind allgegenwärtig, kostengünstig und energieeffizient und haben eine breite Palette von Anwendungen, einschließlich Autorücklichtern, Ziffern und Kontrollleuchten. SLDs haben sowohl Eigenschaften von LEDs als auch von Lasern, erzeugen jedoch im Gegensatz zu ihnen eine breite Farbpalette.
Lichtemission
Laser, LEDs und SLDs sind Variationen der Diode - ein verbundenes Paar von Materialien auf Siliziumbasis, von denen eines elektrisch positiv und das andere negativ ist und Spuren von Arsen, Gallium und anderen Elementen enthält. Wie bei anderen Arten von Dioden leiten diese Geräte Elektrizität nur in eine Richtung; Darüber hinaus produzieren sie auch Licht. Ein Laser verstärkt das Licht, indem sich das Silizium in einem parallelen Spiegelpaar befindet, von denen einer einen geringen Lichtaustritt zulässt und den Strahl erzeugt. Eine SLD ist etwas ähnlich und verwendet eine Vorrichtung, die als optischer Wellenleiter bezeichnet wird, um Licht zu verstärken, jedoch ohne Spiegel. Eine LED ist das einfachste der drei Geräte, bei dem nur die Siliziumkontakte leuchten, 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 bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass die Lichtwellen in einem Laser Kämme und Mulden haben, die sich alle zur gleichen Zeit ausrichten, wie Soldaten, die in Formation marschieren. LEDs und SLDs erzeugen konventionelles, inkohärentes Licht, das eher einem Fußgängerverkehr auf einem belebten Bürgersteig ähnelt. Kohärenz ist nützlich in der Holographie, den dreidimensionalen Bildern, die mit Laserlicht erzeugt werden, sowie in der Interferometrie, bei der Lichtwelleninterferenzen verwendet werden, um extrem kleine Entfernungen genau zu messen.
Bandbreite
Die Bandbreite einer Lichtquelle ist der Wellenlängenbereich, den sie erzeugt. Laser und LEDs sind beide monochrom und erzeugen eine einzige Farbe. Laserlicht ist eine einzelne Wellenlänge, während LEDs einen sehr engen Bereich erzeugen, der auf einer bestimmten Wellenlänge zentriert ist. Die Bandbreite eines SLD hängt vom Gerät ab - einige sind ungefähr so schmal wie eine LED, andere sind viel breiter, obwohl sie nicht so breit sind wie Sonnenlicht oder Glühlampen.
Richtung
Eine LED erzeugt Licht in einem weiten Winkel von ihrem Siliziumübergang. 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 ungefähr 35 Grad. Laserlicht wird kollimiert, was bedeutet, dass es sich von selbst nur sehr wenig ausbreitet und einen schmalen Strahl behält. Bei Bedarf können Linsen Laserlicht auf einen winzigen Punkt fokussieren oder in einem weiten Winkel ausbreiten.