レーザについて教えてください。

質問

注入電流に対する光出力の強度変化を調べたとき、LEDと半導体レーザをグラフにしたときにLEDはなぜ、しきい値がでないのか？半導体レーザはしきい値の時大きく変化するのか教えてください。

回答No.2

noname#11476 · ベストアンサー

それは半導体レーザ(LD)の仕組みを理解することが必要です。
LEDもLDも電流を注入して、活性層で電子と正孔の再結合が起きて発光することに違いはありません。
単純に考えると、発光する光量は電流に比例してもよさそうですね。
つまりLEDの挙動はごく自然なわけです。

一方LDは、レーザです。
レーザ発振するには、光が増幅される「誘導放出」が起きる必要があります。
そのためには「反転分布」が形成されなければなりません。
反転分布とは、基底状態の原子よりも、励起状態の原子の数のほうが上回ることですね。
反転分布を作るには、基底状態の原子を励起状態にしなければなりません。その量が少ないと反転分布は形成されません。
一方、励起された原子はそのままにしておくといずれ自然放出して基底状態に戻ってしまいますから、単位時間あたりに一定以上のエネルギーを与えないと反転分布を作ることはできないわけです。
つまり、電流を一定以上流さないと反転分布が起きず、レーザ発振しないわけです。
しきい値電流はその境界ということです。

よって、LDではしきい値電流までは自然放出のために非常に弱い光が電流に比例して放出され、閾値から誘導放出が始まって非常に強い光が発生するわけです。

お礼

ありがとうございました。とても助かりました。

回答No.1

assamtea

こんにちは。

なぜ光が出るか調べればわかると思いますが・・・
LEDは名前の通りダイオードの性質を持った素子であり、
レーザーは励起状態に遷移する必要があるからしきい値が
あるのでは。

お礼

ありがとうございました。