ما هو الصمام الثنائي الليزر الأزرق؟

مقدمةالصمام الثنائي الليزر الأزرق

الصمام الثنائي الليزر الأزرق هو ليزر أشباه الموصلات ينتج شعاع فوتون مركز مع طول موجة من حوالي 400 إلى 500 نانومتر - الطيف الكهرومغناطيسي المرئي الذي تصور العين البشرية زرقاء أو بنفسجي. من الصعب تصنيع الثنائيات الليزرية الزرقاء من العديد من أنواع الليزر الأخرى، خاصة في مستويات الطاقة العليا، ولكن الطول الموجي القصير للضوء الأزرق يسمح بدقة أعلى. اليوم، يمكن استخدام الثنائيات الليزرية الزرقاء في تطبيقات مثل مؤشرات الليزر وأجهزة العرض الفيديو، وكذلك في الأجهزة التي تستخدم أقراص عالية الوضوح (معظمها في تنسيق Blu-ray).

مثل جميع الثنائيات الليزرية، يتم إنتاج ضوء ديود ليزر أزرق عن طريق ضخ الطاقة في أشباه الموصلات. في الثنائيات الليزرية، يتم ذلك بواسطة التيار، مما يميزها عن أشباه الموصلات ضخ البصرية التي تستخدم الضوء. هذا يسبب مستوى الطاقة للإلكترونات في مواد أشباه الموصلات في الارتفاع لفترة وجيزة. عندما يعود الإلكترون إلى مستوى الطاقة الأصلي مرة أخرى، سيتم إصدار الطاقة المفقودة في شكل فوتونات، وبالتالي إنتاج الضوء. بعد ذلك، يتم توازن الضوء بواسطة عدسة الليزر، وتركز الفوتونات التي تم إنشاؤها في اتجاه واحد لإنتاج شعاع مركز.

يعتمد لون الليزر على الطول الموجي للفوتون، والذي يعتمد على خصائص الذرات أو الجزيئات التي تشكل المتوسطة المكسب. المواد المتوسطة الاستخدام الأكثر استخداما للثنائيات الليزرية الزرقاء هي نتريد كلوريوم أشباه الموصلات البلورية (GAN). كما يتم استخدام نيتريد النتريد النيتيوم (Inn) ونيتريد إنديوم جاليوم، سبيكة الاثنين.

الصمام الثنائي الليزر الأزرق هو أساس العديد من تنسيقات تخزين البيانات البصرية، مثل Blu-ray، الصين الأزرق عالية الوضوح و DVD HD DVD. جميع الأقراص البصرية، مثل الأقراص المضغوطة وأقراص الفيديو الرقمية، تخزين المعلومات في شكل المسافات البادئة الصغيرة. عندما يتم تدوير القرص في مشغل القرص، سيقرأ الليزر هذه المسافات البادئة. تستخدم الأقراص المضغوطة وأقراص الفيديو الرقمية الليزر التي تولد الضوء الأحمر، والذي يحتوي على طول موجة أطول من الضوء الأزرق، وبالتالي يتطلب شيئا أوسعا على القرص للقراءة بشكل صحيح. يسمح الطول الموجي الأقصر من الضوء الأزرق بالليزر الأزرق بقراءة ميزات أصغر بدقة على القرص، مما يعني أن المزيد من الخدوش وبالتالي يمكن أن يحتوي على مزيد من البيانات على نفس الحجم. وبهذه الطريقة، يمكن للقرص المصمم أن يقرأ من قبل ديود ليزر أزرق يصل إلى 25 جيجابايت من البيانات في طبقة قرص واحدة، وهو ما يزيد عن خمس مرات سعة قرص DVD.

يعد الصمام الثنائي الليزر الأزرق تقنية جديدة نسبيا ومبتكرة لم يتم استخدامها في الاستخدام التجاري حتى عام 2001. ويرجع ذلك إلى صعوبة إنتاج وسائل الإعلام الربح المناسبة والحاجة إلى التقدم في علوم المواد قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا ممكنة. من نتاج البحوث التي أجريت بشكل رئيسي في بولندا واليابان، وأكثرها شهرة كونه مهندسا يابانيا والباحث الدكتور شوجي ناكامورا والدكتور سيلوتر بوروفسكي من الأكاديمية البولندية للعلوم.