Laserdioden (LD), auch Halbleiterlaser genannt, sind elektronische Bauelemente der Optoelektronik und werden in der optischen Übertragungstechnik eingesetzt. Sie bestehen aus dotierten Halbleiterschichten und dienen der Erzeugung von Lichtsignalen, die in den Lichtwellenleitern die Übertragung übernehmen.

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Spektralverteilung von Laser- und Leuchtdiode

In Laserdioden wird die stimulierte Emission zur Lichtverstärkung eingesetzt. Sie modulieren das Lichtsignal in der Intensität und Form einer Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation, mit denen Übertragungsfrequenzen von etwa 10 GHz erreicht werden.

Laserdioden haben gegenüber Leuchtdioden (LED) eine wesentlich höhere Ausgangsleistung, die über 5 mW liegt, und sind daher für lange optische Übertragungsstrecken besser geeignet. Sie erzeugen kohärentes rotes und blaues Licht. Laserdioden mit grüner Lichtemission wurden erstmals 2009 von Sumitomo Electric entwickelt. Die Wellenlänge von grün emittierenden Laserdioden liegt mit 532 nm exakt in dem Bereich, der für Displays und Projektionen genutzt wird.

Grün emittierende Laserdiode, Foto: Sumitomo Electric Industries

Die spektrale Breite mit der Laserdioden ihr stark fokussiertes Licht aussenden, beträgt nur 1 nm, im Falle des DFB-Lasers beträgt ist sie sogar nur 0,1 nm. Bei den in der optischen Übertragungstechnik eingesetzten Laserdioden hat die Abstrahlfläche einen Durchmesser von nur 5 µm. Diese kleine Abstrahlfläche und die enorm starke Strahlfokussierung sind ideale Voraussetzungen für den Einsatz in Monomodefasern. Für das optische Fenster bei 850 nm werden VCSEL-Laser eingesetzt, bei 1.300 nm kommen FPL-Laser zum Einsatz.

Laserdiode, Foto: Sony

Die Modulationsfrequenzen können 10 GHz betragen, die Anstiegszeit liegt bei 10 ps, die Lebensdauer ist mit 10.000 Stunden wesentlich geringer als die von LEDs. Nachteilig sind der höhere Schaltungsaufwand gegenüber LEDs sowie die Temperaturabhängigkeit und die Empfindlichkeit gegenüber Rückstreuungen.