Kas yra mėlynas lazerinis diodas?

Mėlynas lazerinis diodas yra puslaidininkinio lazerio tipas, kuris sukuria koncentruotą fotonų spindulį, kurio bangos ilgis yra apie 400–500 nanometrų – matomo elektromagnetinio spektro plotas, žmogaus akis suvokiamas kaip mėlynas arba violetinis. Mėlynus lazerinius diodus pagaminti sunkiau nei daugelį kitų lazerių tipų, ypač esant didesniam galios lygiui, tačiau trumpas mėlynos šviesos bangos ilgis leidžia pasiekti didesnį tikslumą. Mėlyni lazeriniai diodai šiandien naudojami tokioms programoms kaip lazerinės rodyklės ir vaizdo projektoriai, taip pat įrenginiuose, kuriuose naudojami didelės raiškos optiniai diskai, ypač Blu-ray formato.

Kaip ir visi lazeriniai diodai, mėlynojo lazerinio diodo šviesa gaunama pumpuojant energiją į puslaidininkį. Lazeriniuose dioduose tai atliekama naudojant elektros srovę, kuri išskiria juos nuo optiškai pumpuojamų puslaidininkinių lazerių, naudojančių šviesą. Dėl to puslaidininkinėje medžiagoje esantys elektronai trumpam pakyla energijos lygiu. Kai elektronai vėl grįžta į pradinį energijos lygį, prarasta energija išsiskiria fotonų pavidalu, gaminant šviesą. Tada šviesa kolimuojama lazerio lęšiu, sufokusuojant pagamintus fotonus viena kryptimi, kad susidarytų koncentruotas šviesos pluoštas.

Lazerio šviesos spalva priklauso nuo fotonų bangos ilgio, kuris priklauso nuo atomų ar molekulių, sudarančių stiprinimo terpę, savybių. Labiausiai paplitusi mėlynojo lazerinio diodo stiprinimo terpės medžiaga yra galio nitridas (GaN), kristalinis puslaidininkis. Taip pat naudojamas indžio nitridas (InN), kaip ir indžio galio nitridas, šių dviejų lydinys.

Mėlynas lazerinis diodas yra kelių optinių duomenų saugojimo formatų, tokių kaip „Blu-ray“, „China Blue High-Definition“ ir HD DVD, pagrindas. Visuose optiniuose diskuose, pvz., CD ir DVD, informacija saugoma mikroskopinių įdubimų pavidalu, kuriuos nuskaito lazeris, kai diskas sukasi diskų grotuvo viduje. CD ir DVD diskuose naudojami lazeriai, skleidžiantys raudoną šviesą, kurios bangos ilgis yra ilgesnis nei mėlynos šviesos, todėl norint tinkamai jį nuskaityti, diske reikia platesnių įdubimų. Dėl trumpesnio mėlynos šviesos bangos ilgio mėlynas lazeris gali tiksliai nuskaityti mažesnes disko ypatybes, o tai reiškia, kad yra daugiau įdubimų, todėl į tokio pat dydžio diską galima įtraukti daugiau duomenų. Tai leidžia diske, skirtame nuskaityti mėlynu lazeriniu diodu, į vieną disko sluoksnį sutalpinti apie 25 gigabaitus duomenų, daugiau nei penkis kartus daugiau nei DVD.

Mėlynas lazerinis diodas yra palyginti neseniai sukurta naujovė ir komerciškai pradėta naudoti tik 2001 m. Taip atsitiko dėl to, kad buvo sunku sukurti tinkamą stiprinimo terpę ir medžiagų mokslo pažanga, kurios reikėjo, kad technologija taptų gyvybinga. Tai visų pirma buvo Lenkijoje ir Japonijoje atliktų tyrimų rezultatas, ypač japonų inžinieriaus ir tyrinėtojo dr. Shuji Nakamura ir dr. Sylwesteris Porowskis iš Lenkijos mokslų akademijos.