Vad är en blå laserdiod?

En blå laserdiod är en typ av halvledarlaser som producerar en koncentrerad stråle av fotoner med våglängder på cirka 400 till 500 nanometer – området av det synliga elektromagnetiska spektrumet som uppfattas som blått eller violett av det mänskliga ögat. Blå laserdioder är svårare att tillverka än många andra typer av laser, särskilt vid högre effektnivåer, men den korta våglängden för blått ljus möjliggör större precision. Blå laserdioder används idag för applikationer som laserpekare och videoprojektorer såväl som i enheter som använder optiska högupplösta skivor, mest framträdande Blu-ray-formatet.

Liksom alla laserdioder produceras en blå laserdiods ljus genom att pumpa in energi i en halvledare. I laserdioder görs detta med elektrisk ström, vilket skiljer dem från optiskt pumpade halvledarlasrar som använder ljus. Detta gör att elektronerna i halvledarmaterialet kortvarigt stiger i energinivå. När elektronerna återgår till sin ursprungliga energinivå igen frigörs den förlorade energin som fotoner och producerar ljus. Ljuset kollimeras sedan av laserns lins, och fokuserar de fotoner som produceras i en enda riktning för att producera en koncentrerad ljusstråle.

Färgen på laserns ljus beror på fotonernas våglängd, vilket beror på egenskaperna hos atomerna eller molekylerna som utgör förstärkningsmediet. Det vanligaste förstärkningsmediet för en blå laserdiod är galliumnitrid (GaN), en kristallin halvledare. Indiumnitrid (InN) används också, liksom indiumgalliumnitrid, en legering av de två.

Den blå laserdioden är grunden för flera optiska datalagringsformat, som Blu-ray, China Blue High-Definition och HD DVD. Alla optiska skivor, som CD och DVD, lagrar information i ett mönster av mikroskopiska fördjupningar som läses av en laser när skivan snurrar inuti skivspelaren. CD- och DVD-skivor använder laser som producerar rött ljus, som har en längre våglängd än blått ljus och därför kräver bredare fördjupningar i skivan för att kunna läsa den ordentligt. Den kortare våglängden för blått ljus gör att en blå laser exakt kan läsa mindre särdrag på en skiva, vilket innebär att fler fördjupningar och därmed mer data kan inkluderas på en skiva av samma storlek. Detta gör att en skiva som är designad att läsas av en blå laserdiod får plats med cirka 25 gigabyte data i ett enda skivlager, mer än fem gånger kapaciteten hos en DVD.

Den blå laserdioden är en relativt ny innovation och kom inte i kommersiell användning förrän 2001. Detta berodde på svårigheten att producera ett lämpligt vinstmedium och de framsteg inom materialvetenskap som behövdes innan tekniken kunde bli lönsam. Det var främst resultatet av forskning utförd i Polen och Japan, mest framträdande av Dr. Shuji Nakamura, en japansk ingenjör och forskare, och Dr. Sylwester Porowski från den polska vetenskapsakademin.