Los científicos primero diseñaron un láser RGB monolítico

Cultivando un nanosustrato

Los científicos estadounidenses de la Universidad Estatal de Arizona fueron los primeros en crear un láser RGB monolítico. Los elementos emisores de luz se encuentran en el mismo sustrato a nanoescala, y el color del haz emitido se puede ajustar libremente en un amplio rango, incluida la recepción de un haz blanco.

Un láser (láser, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación "convierte la luz en radiación monocromática coherente (es decir, de un solo color). Einstein predijo la existencia del efecto de emisión estimulada en 1916, y el primer láser basado en un cristal de rubí artificial se fabricó en 1960.

Una característica distintiva del rayo láser es una longitud de onda constante (o un conjunto discreto de longitudes), o un color específico. Lo que nuestro ojo percibe como blanco es un conjunto acromático de radiación con diferentes longitudes de onda que tienen la misma potencia, por lo que es imposible producir un láser blanco.

Pero puede combinar la radiación de varios láseres con diferentes longitudes de onda. Si, por ejemplo, combinamos láseres de tres colores primarios (rojo, verde, azul - RGB), obtenemos un color blanco. Los sistemas láser que combinan varios haces y dan diferentes colores son ampliamente utilizados en diversos campos de la actividad humana, incluso en programas de espectáculos con láser. Pero tales dispositivos no pueden hacerse lo suficientemente pequeños como para ser utilizados en microelectrónica.



En las unidades ópticas, una vez populares, y ahora gradualmente salientes, se utilizan láseres con diferentes longitudes de onda para trabajar con diferentes tipos de unidades: CD, DVD, Blu-Ray. Por lo tanto, en unidades universales use varios láseres. Es cierto que Sony en 2003 fabricó un láser monolítico de doble banda en el laboratorio para usarlo tanto para grabar discos CD-R / RW como para DVD, pero no alcanzó la producción.



La creación de láseres monolíticos ha encontrado dificultades especiales asociadas con el hecho de que es necesario combinar semiconductores con características muy diferentes en una estructura. Los cristales se distinguen por constantes de red- el tamaño de las células cristalinas. La longitud de onda de la radiación emitida por el láser depende de estas constantes. Pero no fue posible cultivar cristales combinados con constantes muy diferentes utilizando métodos tradicionales.

Pero los científicos de Arizona lograron crear una estructura de semiconductores que consta de tres segmentos, cada uno de los cuales emite ondas en su propio rango. Se compone de zinc, cadmio, azufre y selenio, divididos en segmentos. Cuando el sustrato se excita, el cadmio y el selenio juntos emiten radiación roja, cadmio y azufre - verde, y zinc y azufre - azul. Este logro ha sido posible gracias a más de diez años de investigación relacionada con la nanotecnología. Para el crecimiento de cristales, se usó el método de "doble intercambio iónico".

Según los científicos, los láseres son una fuente de luz más eficiente que los LED, y se pueden transmitir más colores con un láser. Según el profesor Kun-Zhen Ning, quien dirigió el estudio, según sus datos, un láser monolítico es capaz de reproducir un 70% más de colores que el estándar actual para pantallas LED.

Además de la iluminación y las pantallas, los láseres se pueden utilizar para desarrollar el sistema de transmisión de datos Li-Fi más eficiente. Este sistema utiliza la iluminación de la habitación para transmitir datos a través de pulsos de luz dentro de la línea de visión. Tal sistema basado en LED, que se encuentra actualmente en desarrollo, debería proporcionar velocidades de transmisión que son un orden de magnitud más altas que las capacidades actuales de Wi-Fi. Al mismo tiempo, según el investigador, el láser Li-Fi puede ser uno o dos órdenes de magnitud más rápido que el basado en LED.

Source: https://habr.com/ru/post/es382297/