Dioda LED świeci dzięki rekombinacji elektronów i dziur w półprzewodniku. Gdy prąd płynie przez złączę p-n, elektrony z pasma przewodnictwa wracają do walencyjnego, uwalniając energię w postaci fotonów. To proces spontaniczny, co oznacza, że fotony emitowane są w losowych kierunkach i fazach.
Dioda laserowa działa na innej zasadzie. Tu kluczowa jest inwersja populacji – więcej elektronów w stanie wzbudzonym niż podstawowym. Światło z jednej rekombinacji stymuluje kolejne, tworząc kaskadę spójnych fotonów. Resonator optyczny, zazwyczaj między dwiema powierzchniami zwierciadlanymi, wzmacnia tę emisję.
Zasada koherencji
LED produkuje światło niekoherentne. Fotonów jest wiele, ale ich fale nie synchronizują się. Stąd rozproszenie i brak ostrości wiązki. Laser daje koherencję – fale idą w fazie, co pozwala na skupienie energii w wąskiej, długodystansowej wiązce.
Monolityczność to kolejna cecha lasera. Emituje prawie na jednej długości fali, podczas gdy LED ma szersze spektrum, zależne od materiału półprzewodnikowego jak arsenek galu czy azotek galu.