Che cos'è un diodo laser blu?
Un diodo laser blu è un tipo di laser a semiconduttore che produce un fascio concentrato di fotoni con lunghezze d'onda da circa 400 a 500 nanometri: l'area dello spettro elettromagnetico visibile percepita come blu o viola dall'occhio umano. I diodi laser blu sono più difficili da realizzare rispetto a molti altri tipi di laser, soprattutto a livelli di potenza più elevati, ma la breve lunghezza d'onda della luce blu consente una maggiore precisione. I diodi laser blu sono oggi utilizzati per applicazioni come puntatori laser e videoproiettori, nonché in dispositivi che utilizzano dischi ottici ad alta definizione, in particolare il formato Blu-ray.
Come tutti i diodi laser, la luce di un diodo laser blu viene prodotta pompando energia in un semiconduttore. Nei diodi laser, questo viene fatto con corrente elettrica, che li distingue dai laser a semiconduttore pompati otticamente che usano la luce. Questo fa sì che gli elettroni nel materiale semiconduttore aumentino brevemente il livello di energia. Quando gli elettroni ritornano al loro livello di energia originale, l'energia persa viene rilasciata come fotoni, producendo luce. La luce viene quindi collimata dalla lente del laser, focalizzando i fotoni prodotti in una sola direzione per produrre un fascio di luce concentrato.
Il colore della luce del laser dipende dalla lunghezza d'onda dei fotoni, che dipende dalle proprietà degli atomi o delle molecole che compongono il mezzo di guadagno. Il materiale di guadagno più comune per un diodo laser blu è il nitruro di gallio (GaN), un semiconduttore cristallino. Viene utilizzato anche nitruro di indio (InN), come il nitruro di gallio indio, una lega dei due.
Il diodo laser blu è la base per diversi formati di archiviazione dei dati ottici, come Blu-ray, China Blue High-Definition e HD DVD. Tutti i dischi ottici, come CD e DVD, memorizzano le informazioni in uno schema di rientri microscopici che vengono letti da un laser mentre il disco gira all'interno del lettore. CD e DVD usano laser che producono luce rossa, che ha una lunghezza d'onda più lunga della luce blu e di conseguenza richiede rientri più ampi nel disco per poterlo leggere correttamente. La lunghezza d'onda più corta della luce blu consente a un laser blu di leggere con precisione le caratteristiche più piccole su un disco, il che significa più rientranze e quindi più dati possono essere inclusi su un disco della stessa dimensione. Ciò consente a un disco progettato per essere letto da un diodo laser blu per adattarsi a circa 25 gigabyte di dati in un singolo strato del disco, oltre cinque volte la capacità di un DVD.
Il diodo laser blu è un'innovazione relativamente recente e non è entrato in uso commerciale fino al 2001. Ciò era dovuto alla difficoltà di produrre un mezzo di guadagno adeguato e ai progressi della scienza dei materiali necessari prima che la tecnologia potesse diventare praticabile. Era principalmente il prodotto della ricerca condotta in Polonia e in Giappone, in particolare il dott. Shuji Nakamura, ingegnere e ricercatore giapponese, e il dott. Sylwester Porowski dell'Accademia polacca delle scienze.