Wat is een blauwe laserdiode?
Een blauwe laserdiode is een type halfgeleiderlaser die een geconcentreerde bundel fotonen produceert met golflengten van ongeveer 400 tot 500 nanometer - het gebied van het zichtbare elektromagnetische spectrum dat door het menselijk oog als blauw of violet wordt waargenomen. Blauwe laserdiodes zijn moeilijker te maken dan veel andere soorten laser, vooral bij hogere vermogensniveaus, maar de korte golflengte van blauw licht zorgt voor grotere precisie. Blauwe laserdiodes worden tegenwoordig gebruikt voor toepassingen zoals laseraanwijzers en videoprojectoren, maar ook in apparaten die high-definition optische schijven gebruiken, met name het Blu-ray-formaat.
Net als alle laserdiodes wordt het licht van een blauwe laserdiode geproduceerd door energie in een halfgeleider te pompen. In laserdiodes gebeurt dit met elektrische stroom, waardoor ze zich onderscheiden van optisch gepompte halfgeleiderlasers die licht gebruiken. Dit zorgt ervoor dat de elektronen in het halfgeleidermateriaal kort in energieniveau stijgen. Wanneer de elektronen weer terugkeren naar hun oorspronkelijke energieniveau, komt de verloren energie vrij als fotonen die licht produceren. Het licht wordt vervolgens gecollimeerd door de lens van de laser, waardoor de fotonen in een enkele richting worden gefocusseerd om een geconcentreerde lichtstraal te produceren.
De kleur van het laserlicht hangt af van de golflengte van de fotonen, die afhangt van de eigenschappen van de atomen of moleculen waaruit het versterkingsmedium bestaat. Het meest gebruikelijke versterkingsmedium voor een blauwe laserdiode is gallium nitride (GaN), een kristallijne halfgeleider. Indium nitride (InN) wordt ook gebruikt, net als indium gallium nitride, een legering van de twee.
De blauwe laserdiode is de basis voor verschillende indelingen voor optische gegevensopslag, zoals Blu-ray, China Blue High-Definition en HD DVD. Alle optische schijven, zoals cd's en dvd's, slaan informatie op in een patroon van microscopische inspringingen die door een laser worden gelezen terwijl de schijf in de schijfspeler draait. CD's en DVD's maken gebruik van lasers die rood licht produceren, dat een langere golflengte heeft dan blauw licht en daarom bredere inkepingen in de schijf vereist om het goed te kunnen lezen. Door de kortere golflengte van blauw licht kan een blauwe laser nauwkeurig kleinere kenmerken op een schijf lezen, wat betekent dat meer inspringingen en dus meer gegevens kunnen worden opgenomen op een schijf van dezelfde grootte. Hierdoor kan een schijf die is ontworpen om te worden gelezen door een blauwe laserdiode, ongeveer 25 gigabyte aan gegevens in een enkele schijflaag passen, meer dan vijf keer de capaciteit van een dvd.
De blauwe laserdiode is een relatief recente innovatie en werd pas in 2001 commercieel gebruikt. Dit was te wijten aan de moeilijkheid om een geschikt versterkingsmedium te produceren en de vooruitgang in materiaalkunde die nodig was voordat de technologie levensvatbaar kon worden. Het was voornamelijk het product van onderzoek dat werd uitgevoerd in Polen en Japan, het meest prominent door Dr. Shuji Nakamura, een Japanse ingenieur en onderzoeker, en Dr. Sylwester Porowski van de Poolse Academie van Wetenschappen.