Kaj je modra laserska dioda?

Modra laserska dioda je vrsta polprevodniškega laserja, ki proizvaja koncentriran žarek fotonov z valovnimi dolžinami od približno 400 do 500 nanometrov – območje vidnega elektromagnetnega spektra, ki ga človeško oko zazna kot modro ali vijolično. Modre laserske diode je težje izdelati kot mnoge druge vrste laserjev, zlasti pri višjih ravneh moči, vendar kratka valovna dolžina modre svetlobe omogoča večjo natančnost. Modre laserske diode se danes uporabljajo za aplikacije, kot so laserski kazalci in video projektorji, pa tudi v napravah, ki uporabljajo optične diske visoke ločljivosti, najbolj izstopajoč format Blu-ray.

Tako kot vse laserske diode tudi modra laserska dioda nastane s črpanjem energije v polprevodnik. Pri laserskih diodah se to izvaja z električnim tokom, kar jih razlikuje od optično črpanih polprevodniških laserjev, ki uporabljajo svetlobo. To povzroči, da se elektroni v polprevodniškem materialu na kratko dvignejo na energijski ravni. Ko se elektroni spet vrnejo na prvotno energijsko raven, se izgubljena energija sprosti kot fotoni, ki proizvajajo svetlobo. Laserjeva leča nato kolimira svetlobo, ki osredotoča proizvedene fotone v eni smeri, da ustvari koncentriran svetlobni žarek.

Barva laserske svetlobe je odvisna od valovne dolžine fotonov, ki je odvisna od lastnosti atomov ali molekul, ki sestavljajo ojačitveni medij. Najpogostejši material za pridobivanje modre laserske diode je galijev nitrid (GaN), kristalinični polprevodnik. Uporablja se tudi indijev nitrid (InN), kot tudi indijev galijev nitrid, zlitina obeh.

Modra laserska dioda je osnova za več formatov za shranjevanje optičnih podatkov, kot so Blu-ray, China Blue High-Definition in HD DVD. Vsi optični diski, kot so CD in DVD-ji, shranjujejo informacije v vzorcu mikroskopskih vdolbinic, ki jih laser bere, ko se disk vrti v predvajalniku plošč. CD-ji in DVD-ji uporabljajo laserje, ki proizvajajo rdečo svetlobo, ki ima daljšo valovno dolžino kot modra svetloba in posledično zahteva širše vdolbine na disku, da se lahko pravilno prebere. Krajša valovna dolžina modre svetlobe omogoča modremu laserju, da natančno prebere manjše elemente na disku, kar pomeni več vdolbinic in tako lahko na disk enake velikosti vključi več podatkov. To omogoča, da se disk, zasnovan za branje z modro lasersko diodo, namesti približno 25 gigabajtov podatkov v eno plast diska, kar je več kot petkrat večja zmogljivost kot DVD.

Modra laserska dioda je sorazmerno nedavna inovacija in je začela komercialno uporabo šele leta 2001. To je bilo posledica težav pri izdelavi ustreznega ojačevalnega medija in napredka v znanosti o materialih, potrebnih, preden je tehnologija lahko postala sposobna preživeti. Predvsem je bil produkt raziskav, opravljenih na Poljskem in Japonskem, med katerimi sta najbolj izpostavila dr. Shuji Nakamura, japonski inženir in raziskovalec, in dr. Sylwester Porowski s Poljske akademije znanosti.