Was ist eine blaue Laserdiode?

Die Einführung vonBlaue Laserdiode.

Eine blaue Laserdiode ist ein Halbleiterlaser, der einen konzentrierten Photonenstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 400 bis 500 Nanometern erzeugt - das sichtbare elektromagnetische Spektrum, das das menschliche Augen wahrnimmt, das blau oder violett ist. Blaue Laserdioden sind schwieriger für die Herstellung von Lasern, insbesondere bei höheren Leistungen, aber die kurze Wellenlänge von Blaulicht ermöglicht eine höhere Genauigkeit. Heute können blaue Laserdioden in Anwendungen wie Laserzeiger und Videoprojektoren sowie in Geräten verwendet werden, die High-Definition-Discs verwenden (meistens im Blu-ray-Format).

Wie alle Laserdioden wird das Licht einer blauen Laserdiode durch Pumpen von Energie in einen Halbleiter erzeugt. In Laserdioden erfolgt dies durch Strom, der sie von optisch gepumpten Halbleiterlasern unterscheidet, die Licht verwenden. Dies führt dazu, dass der Energiepegel der Elektronen im Halbleitermaterial kurz ansteigt. Wenn das Elektron wieder in den ursprünglichen Energiepegel zurückkehrt, wird die verlorene Energie in Form von Photonen freigesetzt, wodurch Licht erzeugt wird. Dann wird das Licht durch die Laserlinse kollimiert, und die erzeugten Photonen sind in eine Richtung fokussiert, um einen konzentrierten Strahl herzustellen.

Die Farbe des Lasers hängt von der Wellenlänge des Photons ab, der von den Eigenschaften der Atome oder Moleküle abhängt, die das Verstärkungsmedium bilden. Das am häufigsten verwendete Verstärkungsmedium für blaue Laserdioden ist das kristalline Halbleitergalliumnitrid (GAN). Indiumnitrid (Inn) und Indiumgalliumnitrid, eine Legierung der beiden wird ebenfalls verwendet.

Die blaue Laserdiode ist die Basis mehrerer optischer Datenspeicherformate wie Blu-Ray, China Blue High Definition und HD-DVD. Alle optischen Platten, z. B. CDs und DVDs, speichern Informationen in Form von Mikroindanzierungen. Wenn die Disc in einem Disc-Player gedreht wird, las der Laser diese Vertiefungen. CDs und DVDs verwenden Laser, die rotes Licht erzeugen, das eine längere Wellenlänge als blaues Licht aufweist, und erfordert daher eine breitere Kerbe auf der Disc, um korrekt zu lesen. Die kürzere Wellenlänge von Blaulicht ermöglicht es dem blauen Laser, kleinere Merkmale auf der Platte genau zu lesen, was mehr Dellen bedeutet und daher mehr Daten auf derselben Größe enthalten kann. Auf diese Weise kann eine Scheibe, die von einer blauen Laserdiode ausgelegt ist, etwa 25 GB Daten in eine einzelne Scheibenschicht packen, was mehr als das Fünffache der Kapazität einer DVD ist.

Die blaue Laserdiode ist eine relativ neue und innovative Technologie, die erst 2001 in die kommerzielle Nutzung gebracht wurde. Dies ist auf die Schwierigkeit der Herstellung geeigneter Gewinnmedien zurückzuführen und die Notwendigkeit der Fortschritte in der Materialwissenschaft, bevor diese Technologie machbar wird. Es ist hauptsächlich das Produkt der Forschung in Polen und Japan, der berühmteste, japanische Ingenieur und Forscher Dr. Shuji Nakamura und Dr. Sylwester Porowski der polnischen Akademie der Wissenschaften.