Was ist eine blaue Laserdiode?
Eine blaue Laserdiode ist eine Art Halbleiterlaser, der einen konzentrierten Photonenstrahl mit Wellenlängen von etwa 400 bis 500 Nanometern erzeugt - der Bereich des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums, der vom menschlichen Auge als blau oder violett wahrgenommen wird. Blaue Laserdioden sind schwieriger herzustellen als viele andere Lasertypen, insbesondere bei höheren Leistungen. Die kurze Wellenlänge des blauen Lichts ermöglicht jedoch eine höhere Präzision. Heutzutage werden blaue Laserdioden für Anwendungen wie Laserpointer und Videoprojektoren sowie für Geräte verwendet, die hochauflösende optische Disks verwenden, insbesondere das Blu-ray-Format.
Wie bei allen Laserdioden wird das Licht einer blauen Laserdiode durch Pumpen von Energie in einen Halbleiter erzeugt. In Laserdioden geschieht dies mit elektrischem Strom, was sie von optisch gepumpten Halbleiterlasern unterscheidet, die Licht verwenden. Dadurch steigt das Energieniveau der Elektronen im Halbleitermaterial kurzzeitig an. Wenn die Elektronen wieder auf ihr ursprüngliches Energieniveau zurückkehren, wird die verlorene Energie als Photonen freigesetzt und erzeugt Licht. Das Licht wird dann von der Laserlinse kollimiert, wobei die erzeugten Photonen in einer einzigen Richtung fokussiert werden, um einen konzentrierten Lichtstrahl zu erzeugen.
Die Farbe des Laserlichts hängt von der Wellenlänge der Photonen ab, die von den Eigenschaften der Atome oder Moleküle abhängt, aus denen das Verstärkungsmedium besteht. Das häufigste Verstärkungsmedium für eine blaue Laserdiode ist Galliumnitrid (GaN), ein kristalliner Halbleiter. Indiumnitrid (InN) wird ebenso verwendet wie Indiumgalliumnitrid, eine Legierung aus beiden.
Die blaue Laserdiode ist die Basis für verschiedene optische Datenspeicherformate wie Blu-ray, China Blue High-Definition und HD DVD. Alle optischen Disks, wie z. B. CDs und DVDs, speichern Informationen in einem Muster von mikroskopischen Vertiefungen, die von einem Laser gelesen werden, wenn sich die Disc im Disc-Player dreht. CDs und DVDs verwenden Laser, die rotes Licht erzeugen, das eine längere Wellenlänge als blaues Licht hat und daher breitere Vertiefungen in der Disc benötigt, um richtig gelesen zu werden. Die kürzere Wellenlänge von blauem Licht ermöglicht es einem blauen Laser, kleinere Merkmale auf einer Platte genau zu lesen, was bedeutet, dass mehr Einschnitte und somit mehr Daten auf einer Platte der gleichen Größe enthalten sein können. Auf diese Weise kann eine mit einer blauen Laserdiode ausgelesene Disk ungefähr 25 Gigabyte Daten in eine einzelne Disc-Schicht einpassen, mehr als das Fünffache der Kapazität einer DVD.
Die blaue Laserdiode ist eine relativ junge Innovation und wurde erst 2001 kommerziell eingesetzt. Dies lag an der Schwierigkeit, ein geeignetes Verstärkungsmedium herzustellen, und an den Fortschritten in der Materialwissenschaft, die erforderlich waren, bevor die Technologie rentabel werden konnte. Es war in erster Linie das Ergebnis von Forschungen, die in Polen und Japan durchgeführt wurden, insbesondere von Dr. Shuji Nakamura, einem japanischen Ingenieur und Forscher, und Dr. Sylwester Porowski von der Polnischen Akademie der Wissenschaften.