Fotony to takie dziwne cząsteczki, które uwielbiają być identyczne i być w jednym miejscu czasoprzestrzeni.
W LED-zie (light emitting diode) elektron spotyka się z dziurą (miejscem, gdzie brakuje elektronu) i wtedy wypromieniowuje foton. W zależności od materiału kolor (czyli energia) jest inny. Jeżeli mamy InGaN jest to gama kolorów od ultrafioletu (mało indu) do podczerwieni (dużo indu), poprzez wszystkie kolory widzialne.
Jeżeli przez LED-a przepuścimy bardzo dużo prądu, to ilość fotonów będzie tak duża, że niemal każde spotkanie elektronu z dziurą odbędzie się w obecności fotonu. Takie trójciałowe spotkanie spowoduje powstanie nowego, identycznego, fotonu. Bo fotony lubią być identyczne.
I wtedy mamy do czynienia z emisją stymulowaną (laserową). W odróżnieniu od emisji spontanicznej z LED-a, gdzie fotony lecą w różnych kierunkach, nie mają skorelowanej fazy, a ich energie mają dość duży zakres. W emisji stymulowanej, wszystkie fotony mają podobny kierunek, prawie identyczne energie, i tą samą fazę.
Przez zwykłego LED-a, niestety, trudno puścić duży prąd, bo się spali. Dlatego w diodzie laserowej wprowadza się warstwy (AlGaN), które mają inny współczynnik załamania światła, niż warstwa InGaN, wprowadza się odpowiednie "ukształtowanie przestrzenne", i dzięki temu, światło nie może uciec "na boki" i mamy bardzo dużo fotonów w stosunkowo małej objętości. Wtedy łatwiej o laserowanie.
Pierwsze podczerwone i czerwone diody laserowe zostały skonstruowane w laboratoriach amerykańskich (MIT, General Electric, IBM) na początku lat sześćdziesiątych na bazie GaAs i związków pokrewnych. Po czterdziestu paru latach, lasery takie mogą mieć po kilka watów mocy świetlnej, sprawności przetwarzania energii elektrycznej na świetlną (wall-plug efficiency) 60-70%, i w zasadzie niewiele więcej można z nich "wycisnąć".
Pierwsza niebieska (a właściwie fioletowa) dioda laserowa została skonstruowana przed 14 laty w Japonii... Ale o tym w następnej części...
