Τι είναι μια μπλε δίοδος λέιζερ;

Μια μπλε δίοδος λέιζερ είναι ένας τύπος λέιζερ ημιαγωγών που παράγει μια συγκεντρωμένη δέσμη φωτονίων με μήκη κύματος περίπου 400 έως 500 νανόμετρα – την περιοχή του ορατού ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που γίνεται αντιληπτή ως μπλε ή μοβ από το ανθρώπινο μάτι. Οι διόδους μπλε λέιζερ είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστούν από πολλούς άλλους τύπους λέιζερ, ειδικά σε υψηλότερα επίπεδα ισχύος, αλλά το μικρό μήκος κύματος του μπλε φωτός επιτρέπει μεγαλύτερη ακρίβεια. Οι μπλε δίοδοι λέιζερ χρησιμοποιούνται σήμερα για εφαρμογές όπως δείκτες λέιζερ και βιντεοπροβολείς, καθώς και σε συσκευές που χρησιμοποιούν οπτικούς δίσκους υψηλής ευκρίνειας, με πιο εμφανή τη μορφή Blu-ray.

Όπως όλες οι δίοδοι λέιζερ, το φως μιας μπλε διόδου λέιζερ παράγεται από την άντληση ενέργειας σε έναν ημιαγωγό. Στις διόδους λέιζερ, αυτό γίνεται με ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο τις διακρίνει από τα λέιζερ ημιαγωγών με οπτική άντληση που χρησιμοποιούν φως. Αυτό αναγκάζει τα ηλεκτρόνια στο υλικό ημιαγωγών να αυξηθούν για λίγο σε ενεργειακό επίπεδο. Όταν τα ηλεκτρόνια επανέλθουν στο αρχικό τους επίπεδο ενέργειας, η χαμένη ενέργεια απελευθερώνεται ως φωτόνια, παράγοντας φως. Στη συνέχεια, το φως συγκεντρώνεται από τον φακό του λέιζερ, εστιάζοντας τα φωτόνια που παράγονται σε μία μόνο κατεύθυνση για να παράγουν μια συγκεντρωμένη δέσμη φωτός.

Το χρώμα του φωτός του λέιζερ εξαρτάται από το μήκος κύματος των φωτονίων, το οποίο εξαρτάται από τις ιδιότητες των ατόμων ή των μορίων που αποτελούν το μέσο απολαβής. Το πιο κοινό υλικό μέσου κέρδους για μια μπλε δίοδο λέιζερ είναι το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN), ένας κρυσταλλικός ημιαγωγός. Χρησιμοποιείται επίσης νιτρίδιο του ινδίου (InN), όπως και το νιτρίδιο του γαλλίου, ένα κράμα των δύο.

Η μπλε δίοδος λέιζερ είναι η βάση για πολλές μορφές αποθήκευσης οπτικών δεδομένων, όπως το Blu-ray, το China Blue High-Definition και το HD DVD. Όλοι οι οπτικοί δίσκοι, όπως τα CD και τα DVD, αποθηκεύουν πληροφορίες με ένα μοτίβο μικροσκοπικών εσοχών που διαβάζονται από λέιζερ καθώς ο δίσκος περιστρέφεται μέσα στη συσκευή αναπαραγωγής δίσκων. Τα CD και τα DVD χρησιμοποιούν λέιζερ που παράγουν κόκκινο φως, το οποίο έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος από το μπλε φως και κατά συνέπεια απαιτεί ευρύτερες εσοχές στο δίσκο για να το διαβάσει σωστά. Το μικρότερο μήκος κύματος του μπλε φωτός επιτρέπει σε ένα μπλε λέιζερ να διαβάζει με ακρίβεια μικρότερα χαρακτηριστικά σε έναν δίσκο, πράγμα που σημαίνει περισσότερες εσοχές και επομένως περισσότερα δεδομένα μπορούν να συμπεριληφθούν σε δίσκο ίδιου μεγέθους. Αυτό επιτρέπει σε έναν δίσκο που έχει σχεδιαστεί για ανάγνωση από μια μπλε δίοδο λέιζερ να χωράει περίπου 25 gigabyte δεδομένων σε ένα μόνο στρώμα δίσκου, περισσότερο από πέντε φορές τη χωρητικότητα ενός DVD.

Η μπλε δίοδος λέιζερ είναι μια σχετικά πρόσφατη καινοτομία και δεν τέθηκε σε εμπορική χρήση μέχρι το 2001. Αυτό οφειλόταν στη δυσκολία παραγωγής κατάλληλου μέσου κέρδους και στις προόδους στην επιστήμη των υλικών που απαιτούνταν για να καταστεί βιώσιμη η τεχνολογία. Ήταν πρωτίστως το προϊόν έρευνας που διεξήχθη στην Πολωνία και την Ιαπωνία, με σημαντικότερο τον Δρ. Shuji Nakamura, Ιάπωνα μηχανικό και ερευνητή, και τον Δρ. Sylwester Porowski της Πολωνικής Ακαδημίας Επιστημών.