Što je plava laserska dioda?

Plava laserska dioda je vrsta poluvodičkog lasera koji proizvodi koncentriranu zraku fotona s valnim duljinama od oko 400 do 500 nanometara – područje vidljivog elektromagnetskog spektra koje ljudsko oko percipira kao plavo ili ljubičasto. Plave laserske diode teže je napraviti od mnogih drugih vrsta lasera, posebno na višim razinama snage, ali kratka valna duljina plave svjetlosti omogućuje veću preciznost. Plave laserske diode danas se koriste za aplikacije kao što su laserski pokazivači i video projektori, kao i u uređajima koji koriste optičke diskove visoke razlučivosti, najistaknutiji Blu-ray format.

Kao i sve laserske diode, svjetlo plave laserske diode nastaje pumpanjem energije u poluvodič. Kod laserskih dioda to se radi električnom strujom, što ih razlikuje od optički pumpanih poluvodičkih lasera koji koriste svjetlost. To uzrokuje da elektroni u poluvodičkom materijalu nakratko porastu u energetskoj razini. Kada se elektroni ponovno vrate na svoju izvornu energetsku razinu, izgubljena energija se oslobađa kao fotoni, stvarajući svjetlost. Svjetlo se zatim kolimira laserskom lećom, fokusirajući proizvedene fotone u jednom smjeru kako bi se dobio koncentrirani snop svjetlosti.

Boja laserske svjetlosti ovisi o valnoj duljini fotona, što ovisi o svojstvima atoma ili molekula koje čine medij za pojačanje. Najčešći materijal za pojačanje za plavu lasersku diodu je galijev nitrid (GaN), kristalni poluvodič. Također se koristi indijev nitrid (InN), kao i indij galijev nitrid, legura ta dva.

Plava laserska dioda je osnova za nekoliko optičkih formata za pohranu podataka, kao što su Blu-ray, China Blue High-Definition i HD DVD. Svi optički diskovi, poput CD-a i DVD-a, pohranjuju informacije u uzorku mikroskopskih udubljenja koja se čitaju laserom dok se disk vrti unutar uređaja za reprodukciju diskova. CD-ovi i DVD-ovi koriste lasere koji proizvode crvenu svjetlost, koja ima veću valnu duljinu od plave svjetlosti i posljedično zahtijeva šira udubljenja na disku kako bi se ispravno čitao. Kraća valna duljina plave svjetlosti omogućuje plavom laseru da precizno očita manje značajke na disku, što znači više udubljenja i time više podataka može biti uključeno na disk iste veličine. To omogućuje da disk dizajniran za čitanje plavom laserskom diodom stane oko 25 gigabajta podataka u jedan sloj diska, što je više od pet puta većeg kapaciteta od DVD-a.

Plava laserska dioda je relativno nedavna inovacija i nije ušla u komercijalnu upotrebu sve do 2001. To je bilo zbog poteškoća u proizvodnji odgovarajućeg medija za pojačanje i napretka u znanosti o materijalima koji je bio potreban prije nego što bi tehnologija postala održiva. Bio je to prvenstveno proizvod istraživanja provedenog u Poljskoj i Japanu, od kojih su najistaknutiji dr. Shuji Nakamura, japanski inženjer i istraživač, i dr. Sylwester Porowski iz Poljske akademije znanosti.