Спектр лазерного диода и спектр светодиода, почему такая большая разница в широте?

Я читал о том, как свет производится как лазерными диодами (самые распространенные типы лазеров), так и светодиодами.

Механизм кажется очень похожим, если не точно таким же: через полупроводниковый материал, который излучает свет, когда электроны рекомбинируют с дырками в p-n-переходе, подается разность потенциалов.
Таким образом, я ожидал, что ширина спектра как лазерных диодов, так и светодиодов будет одинаковой. Однако это не так. Вот спектр некоторых светодиодов: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/Red-YellowGreen-Blue_LED_spectra.png .

А спектр лазера можно посмотреть там: http://ondax.com/wp-content/uploads/2011/01/chart.jpg или там: http://ledmuseum.candlepower.us/rlspec4.htm .

Мы видим, что спектр лазерного диода значительно уже по длинам волн, чем у светодиода. Я был бы признателен, если бы кто-нибудь сказал мне, почему это так, или любую ссылку, где я могу прочитать причину.

Спасибо.

ИАНАП. Разве резонанс, возникающий внутри резонатора лазера, не препятствует тому, чтобы более широкие частоты становились когерентными (и, следовательно, генерировали)?
Это первое, что пришло мне в голову, но мне сказали, что нет, в IRC на канале #physics. Так что я совсем не уверен.
ЛАЗЕР = усиление света за счет стимулированного излучения. Вы, вероятно, накачиваете диодным светом, но свет, который вы получаете, является результатом лавины из одного резонансного состояния — излучения, стимулированного другими фотонами с той же резонансной энергией.

Ответы (1)

Когда вы впервые подаете ток на лазерный диод, он ведет себя как светодиод. Свет излучается в (относительно) широком спектре за счет спонтанного излучения.

Но как только ток достигает порогового значения, положительная обратная связь вызывает колебание одной (или нескольких) мод. Дальнейшее увеличение входной мощности приведет к увеличению выходной мощности в этих конкретных режимах, но усиление будет зафиксировано на пороговом уровне. Поскольку усиление в основном зависит от плотности носителей, это означает, что плотность носителей также фиксирована, и спонтанное излучение не будет увеличиваться.

Подобные механизмы закрепления усиления наблюдаются в большинстве лазерных систем.

Прав ли я, если скажу, что для светодиодов ток не достигает того порога, которого достигают лазерные диоды?
@no_choice99: В принципе да. Но я бы использовал немного другую формулировку: «Лазер ниже порога ведет себя как светодиод» (потому что у светодиода нет порога).
@ no_choice99, светодиод не может достичь порогового значения и начать генерацию, потому что нет (или недостаточно) оптической обратной связи (зеркала с высокой отражательной способностью), как в лазерном диоде.