Niebieski laser: Różnice pomiędzy wersjami

Dodany 1 bajt ,  12 lat temu
red.
[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
(red.)
'''Niebieski laser półprzewodnikowy''' to potoczna nazwa [[Laser półprzewodnikowy|diody laserowej]] zbudowanej na bazie [[Azotek galu|azotku galu]] (GaN). Nazwa pochodzi od koloru światła które emituje dioda, jest ona zresztą w znacznym stopniu myląca ze względu na to, że najbardziej typowa konstrukcja tego lasera emituje światło o [[długość fali]] 405 nm. [[Oko]] ludzkie widzi takie światło jako [[barwa purpurowa|purpurowe]].
 
== Historia ==
Pierwsza półprzewodnikowa dioda laserowa została wytworzona przez Shuji'ego Nakamurę z japońskiej firmy Nichia Chemicals na przełomie roku 1995 i 1996<ref>przypis, S. Nakamura, S. Pearton, G. Fasol, "The blue laser diode", Springer 1997,2000</ref>. Był to laser emisji krawędziowej, z warstwą aktywną zbudowaną ze [[studnia kwantowa|studni kwantowych]] InGaN. Początkowo struktury te były wytwarzane na podłożach z szafiru, obecnie lasery mają podłoża z monokrystalicznego azotku galu.
 
Wkrótce po demonstracji Nakamury (firma Nichia) wiele firm i uniwersytetów japońskich i amerykańskich włączyło się do rywalizacji o stworzenie wydajnego i trwałego [[Laser półprzewodnikowy|lasera półprzewodnikowego]] na azotku galu. Były to między innymi:
#* 1996 [[Toshiba]]<ref>14. K. Itaya, M. Onomura, J. Nishio, L. Sugiura, S. Saito, M. Suzuki, J. Rennie, S. Nuonue, M. Yamamoto, H. Fujimoto, Y. Kokubun, Y. Ohba, G. Hatakoshi, M. Ishikawa, Jpn. J. Appl. Phys. 35, L1315 (1996)</ref>
#* 1997 [[Fujitsu]] <ref>15. A. Kutamata, K. Domen, R. Soejima, K. Horino, S. Kubota, T. Tanahashi, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L1130 (1997)</ref>
#* 1997 [[XEROX]]<ref>16. M. Kneissl, D.P. Bour, N.M. Johnson, L.T. Romano, B.S. Krusor, R. Donaldson, J. Walker, C. Dunrowicz, App. Phys. Lett. 72, 1539 (1998)</ref>
#* 1997 Cree razem z North Carolina State University <ref>17. J.T. Brown, J.T. Swindell, M.A.L. Johnson, Y. Zhongai, J.F. Schetzina, G.E. Bulman, K. Doverspike, S.T. Sheppard, T.W. Weeks, M. Leonard, H.S. Kong, H. Dieringer, C. Carter, J.A. Edmond, Nitride-Semiconductors-Symposium. 1998: 1179-84, Mater. Res. Soc, Warrendale, PA, USA, Ed. F.A. Ponce; S.P. DenBaars; B.K. Meyer; S. Nakamura; S. Strite </ref>
 
== Konstrukcja niebieskiej diody laserowej na azotku galu ==
[[Plik:Struktura-blue1.png|thumb|250px|right|Schemat niebieskiej diody laserowej]]
[[Plik:TO-18-blue-2.jpg|thumb|250px|right|Szczegóły montażu niebieskich diod laserowych w obudowach 5.6 mm. Z archiwum IWC PAN]]
 
Diody laserowe emitujące światło niebieskie zbudowane w oparciu o [[azotek galu]] są to przyrządy o emisji krawędziowej i typowej dla diod laserowych konstrukcji o rozdzielonym ograniczeniu przestrzennym pola i nośników (Separate Confinement Heterostructure - SCH)<ref>Larry A. Coldren and Scott W. Corzine Reviewer, John Wiley & Sons, Inc., 605 Third Avenue, New York, New York 10158</ref>. Światłowodem w takiej strukturze jest typowo warstwa azotku galu o szerokości 200-300 nm. Okładkami światłowodu są warstwy AlGaN o szerokościach od 500 do 2000 nm i zawartości aluminium od 5 do 10%. Warstwą aktywną (emitującą światło) są studnie kwantowe InGaN. Mają one szerokość około 3-4 nm i zawartość indu od 7 do 25% w zależności od pożądanej długości fali emisji. Podłożem dla takich laserów jest monokrystaliczny azotek galu.
 
Badania nad azotkowymi diodami laserowymi w Europie rozwijane były w kilku ośrodkach. Poniżej podano daty kilku pierwszych demonstracji laserów opartych na azotku galu przeprowadzonych w Europie:
 
#* lipiec 1999, Osram OS Regensburg
#* grudzień 2001, CBW PAN "Unipress" Warszawa (obecnie IWC PAN)
#* maj 2002, Uniwersytet w Bremen (grupa prof. Detlefa Hommela)
Badania niebieskich laserów półprzewodnikowych prowadzone były w późniejszych latach również na uniwersytetach w Sheffield w Wielkiej Brytanii, Bath w Wielkiej Brytanii, w Instytucie Fraunhofera we Freiburgu i w Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) - Szwajcaria
 
 
== Polska technologia produkcji ==
[[Plik:bluelaser2.jpg|thumb|400px250px|center| Wczesna konstrukcja niebieskiej diody laserowej z Instytutu Wysokich Ciśnień w Warszawie]]
W Polsce technologię niebieskich laserów na azotku galu rozwija [[Instytut Wysokich Ciśnień PAN]] w Warszawie i jego spin-off TopGaN Sp. z o.o. Ta technologia oparta jest na metodzie wysokociśnieniowej syntezy azotku galu, która umożliwia otrzymywanie podłoży o bardzo niskiej ilości dyslokacji. Polski niebieski laser został zademonstrowany w grudniu 2001<ref>I. Grzegory, M. Bockowski, S. Krukowski, B. Łucznik, M. Wroblewski, J.L. Weyher, M. Leszczynski, P. Prystawko, R. Czernecki, J. Lehnert, G. Nowak, P . Perlin, H. Teisseyre, W. Purgal, W. Krupczynski, T. Suski, LH. Dmowski , E. Litwin-Staszewska,C. Skierbiszewski, S. Łepkowski , S. Porowski,
„Blue laser on high N2 pressure-grown bulk GaN”
Acta Physica Polonica A, vol.100, suppl., 229 (2001)
</ref>. Od tego czasu trwają prace nad optymalizacją lasera i budowana jest linia produkcyjna. W tej grupie zademonstrowano również pierwszy laser niebieski wykonany ultraczystą technologią PAMBE (Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy).
 
[[Plik:bluelaser2.jpg|thumb|400px|center| Wczesna konstrukcja niebieskiej diody laserowej z Instytutu Wysokich Ciśnień w Warszawie]]
 
== Zastosowanie azotkowych diod laserowych ==
Pierwotnie głównym motorem rozwoju azotkowych diod laserowych było wytworzenie nowych systemów optycznego zapisu informacji. Obecnie produkowane systemy w standardzie [[Blu-ray]] posługują się tego typu diodami laserowymi. Urządzeniem wykorzystującym takie napędy są konsole Sony PlayStation 3. Głównymi producentami tego typu diod w Japonii są: Nichia, Sony, Sanyo i Sharp.
 
Obecnie duże zainteresowanie przemysłu budzą diody laserowe o dłuższych falach emisji: 440-530 nm. Takie lasery mogą być wykorzystane jako składowe światła niebieskiego i zielonego w telewizji laserowej i mikro projektorach światła w telefonach komórkowych nowej generacji.
 
Przykładowe zastosowania laserów niebieskich:
#* Optyczny zapis i odczyt informacji: [[Blu-ray]] i [[HD DVD]]
#* Szybki druk laserowy
#* Wyświetlacze i telewizja laserowa (aplikacje w trakcie rozwijania)
#* Diagnostyka medyczna
#* Urządzenia fotolitograficzne
 
{{Przypisy}}
18 771

edycji