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Emisión de Luz (LED/Láser)

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Recombinación radiativa (reuso de M4) que emite fotones espontáneamente (LED) o, bajo inversión de población y cavidad resonante, por emisión estimulada coherente (láser).

ID:('ky', 1737)


Tasa de emisión espontánea

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$R_{sp}=Bnp$

$n$
Concentración de electrones
$1/m³$
$p$
Concentración de huecos
$1/m³$
$R_{sp}$
Tasa de emisión espontánea
$1/m³s$
$B$
Coeficiente de recombinación radiativa
$m³/s$



ID:('gm', 14970)


Densidad activa

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$N=n+p$

$n$
Concentración de electrones
$1/m³$
$p$
Concentración de huecos
$1/m³$
$N$
Densidad total de portadores activos
$1/m³$



ID:('gm', 14971)


Condición de inversión

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$n+p\geq N_{tr}$

$N_{tr}$
Densidad de transparencia
$1/m³$
$N$
Densidad total de portadores activos
$1/m³$



ID:('gm', 14972)


Ganancia óptica

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$g=a(N-N_{tr})$

$g$
Ganancia óptica material
$1/m$
$N_{tr}$
Densidad de transparencia
$1/m³$
$N$
Densidad total de portadores activos
$1/m³$
$a$
Coeficiente diferencial de ganancia
$m²$



ID:('gm', 14973)


Umbral láser

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$g_{th}=\alpha_{loss}+\frac{1}{2L}\ln\frac{1}{R_1R_2}$

$R_1$
Reflectividad del espejo 1
$1$
$R_2$
Reflectividad del espejo 2
$1$
$g_{th}$
Ganancia umbral de láser
$1/m$
$alpha_{loss}$
Pérdidas internas de cavidad
$1/m$
$L$
Longitud de cavidad
$m$



ID:('gm', 14974)


Potencia óptica aproximada

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$P_{opt}=\eta E_\gamma R_{sp}V_a\left(1+\frac{\max(0,g-g_{th})}{g_{th}}\right)$

$eta$
Eficiencia externa de salida
$1$
$g$
Ganancia óptica material
$1/m$
$g_{th}$
Ganancia umbral de láser
$1/m$
$R_{sp}$
Tasa de emisión espontánea
$1/m³s$
$E_gamma$
Energía del fotón emitido
$J$
$P_{opt}$
Potencia óptica aproximada
$W$
$V_a$
Volumen de región activa
$m³$



ID:('gm', 14975)


Energía del fotón

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$E_\gamma=E_g$

$E_g$
Bandgap activo
$J$
$E_gamma$
Energía del fotón emitido
$J$



ID:('gm', 14976)


Dinámica de electrones

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$\frac{dn}{dt}=\frac{n_{target}-n}{\tau_c}$

$n$
Concentración de electrones
$1/m³$
$n_{target}$
Electrones objetivo ajustables
$1/m³$
$ au_c$
Constante temporal de portadores
$s$



ID:('gm', 14977)


Dinámica de huecos

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$\frac{dp}{dt}=\frac{p_{target}-p}{\tau_c}$

$p$
Concentración de huecos
$1/m³$
$p_{target}$
Huecos objetivo ajustables
$1/m³$
$ au_c$
Constante temporal de portadores
$s$



ID:('gm', 14978)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile