Co to jest niebieska dioda laserowa?
Niebieska dioda laserowa jest rodzajem lasera półprzewodnikowego, który wytwarza skoncentrowaną wiązkę fotonów o długości fali około 400 do 500 nanometrów - obszar widzialnego spektrum elektromagnetycznego postrzeganego przez ludzkie oko jako niebieski lub fioletowy. Niebieskie diody laserowe są trudniejsze do wykonania niż wiele innych rodzajów laserów, zwłaszcza przy wyższych poziomach mocy, ale krótka długość fali niebieskiego światła pozwala na większą precyzję. Niebieskie diody laserowe są dziś używane w aplikacjach, takich jak wskaźniki laserowe i projektory wideo, a także w urządzeniach wykorzystujących dyski optyczne o wysokiej rozdzielczości, przede wszystkim w formacie Blu-ray.
Jak wszystkie diody laserowe, światło niebieskiej diody laserowej jest wytwarzane przez pompowanie energii do półprzewodnika. W diodach laserowych odbywa się to za pomocą prądu elektrycznego, co odróżnia je od pompowanych optycznie laserów półprzewodnikowych wykorzystujących światło. Powoduje to krótkotrwały wzrost elektronów w materiale półprzewodnikowym. Kiedy elektrony powracają do pierwotnego poziomu energii, utracona energia jest uwalniana jako fotony, wytwarzając światło. Światło jest następnie kolimowane przez soczewkę lasera, skupiając fotony wytwarzane w jednym kierunku, aby wytworzyć skoncentrowaną wiązkę światła.
Kolor światła lasera zależy od długości fali fotonów, która zależy od właściwości atomów lub cząsteczek wchodzących w skład ośrodka wzmocnienia. Najczęstszym materiałem wzmacniającym dla niebieskiej diody laserowej jest azotek galu (GaN), krystaliczny półprzewodnik. Stosowany jest również azotek indu (InN), podobnie jak azotek indu galu, ich stop.
Niebieska dioda laserowa jest podstawą kilku formatów optycznego przechowywania danych, takich jak Blu-ray, China Blue High-Definition i HD DVD. Wszystkie dyski optyczne, takie jak dyski CD i DVD, przechowują informacje w postaci mikroskopijnych wgłębień, które są odczytywane przez laser podczas obracania się dysku wewnątrz odtwarzacza. Płyty CD i DVD wykorzystują lasery, które wytwarzają czerwone światło, które ma dłuższą długość fali niż światło niebieskie i w związku z tym wymaga szerszych wgłębień na dysku w celu prawidłowego odczytu. Krótsza długość fali niebieskiego światła pozwala niebieskiemu laserowi na dokładny odczyt mniejszych elementów na dysku, co oznacza więcej wgłębień, a tym samym więcej danych może być zawartych na dysku o tym samym rozmiarze. Pozwala to na odczyt dysku zaprojektowanego przez niebieską diodę laserową, aby zmieścił około 25 gigabajtów danych w jednej warstwie dysku, ponad pięciokrotnie większej niż pojemność DVD.
Niebieska dioda laserowa jest stosunkowo nową innowacją i pojawiła się w komercyjnym zastosowaniu dopiero w 2001 roku. Było to spowodowane trudnością w wytwarzaniu odpowiedniego ośrodka wzmocnienia i postępami w materiałoznawstwie potrzebnymi, zanim technologia stała się opłacalna. Był to przede wszystkim produkt badań przeprowadzonych w Polsce i Japonii, a przede wszystkim dr Shuji Nakamura, japoński inżynier i badacz oraz dr Sylwester Porowski z Polskiej Akademii Nauk.