Świetlana przyszłość z azotkiem galu

LASEROWY OBRAZ JAK WIDOK Z OKNA

„Różnicę między zwykłym telewizorem a projektorem laserowym można porównać do obrazka, malowanego przez dziecko farbami. Na początku paleta ma czyste kolory, obrazek wychodzi ładnie, ale z czasem farby mieszają się, stają się trochę brudne i kolor nie jest tak bardzo nasycony. Tak samo jest ze wszystkimi telewizorami LED-owymi czy plazmowymi. Te źródła światła używają podstawowych barw nieco >>brudnych<<, niedokładnie zdefiniowanych. Natomiast laser ma jedną barwę i dzięki temu można każdy kolor istniejący na świecie precyzyjnie odtworzyć” - mówi prof. dr. hab. Michał Leszczyński z Instytutu Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk (IWC PAN).

Uczony jest wiceprezesem spółki TopGan, która w kooperacji z IWC PAN i firmą Ammono rozwija technologię produkcji laserów na bazie półprzewodników azotkowych. Polacy to pionierzy w produkcji diod laserowych. Lasery sprzedajemy np. producentom zegarów atomowych, do których potrzeba wyspecjalizowanych laserów o odpowiednich długościach fali i mocach. Niszowe zastosowania polskich diod to m.in. komunikacja podwodna czy potrzeby wojskowości. Zdaniem prof. Leszczyńskiego, warto rozwijać w naszym kraju duży przemysł, bo w przyszłości lasery na bazie półprzewodników azotkowych – zielone, niebieskie, ultrafioletowe, stworzą zupełnie nowe rynki.

„Obrazu z projektorów laserowych nie odróżnimy od widoku za oknem. Będzie doskonały. Do produkcji tych projektorów wykorzystywane będą lasery czerwone na bazie arsenku galu GaAs oraz zielone i niebieskie na bazie azotku galu GaN. Zmieszanie tych trzech barw w różnych proporcjach pozwala odtworzyć dowolną barwę widzianą ludzkim okiem. To będzie olbrzymi rynek. Z czasem w każdym telefonie komórkowym pojawi się taki projektor do wyświetlania filmików i zdjęć. Projektory na bazie azotku galu osiągną różne rozmiary – od komórki, poprzez coraz większe telewizory, aż po telebimy czy projektory kinowe” - zapowiada rozmówca PAP.

Dodaje, że firma Mitsubishi już produkuje telewizory laserowe, ale jeszcze nie na bazie laserów azotkowych - w sposób bardziej skomplikowany. I choć technologia jest niedoskonała, to telewizory te dają obraz o niezwykłej rozdzielczości barw.

LASERY W TELEKOMUNIKACJI, MOTORYZACJI, MEDYCYNIE

Tzw. telekomunikacja ostatniej mili to drugie główne zastosowanie azotkowych laserów w przyszłości. Przez plastikowe światłowody będą transmitowane terabajty informacji pomiędzy komputerami, sensorami i detektorami. To znajdzie zastosowanie w każdym domu, samolocie, na statku, czy w samochodzie. Według prof. Leszczyńskiego jest to niewyobrażalnie wielki rynek, potrzeba będzie po kilkadziesiąt czy nawet kilkaset laserów do każdego budynku.

Natomiast niszowe zastosowania to komunikacja w wojskowości czy wykrywanie nowotworów. „Współpracujemy już w tym zakresie ze szpitalami. Nasze lasery powodują, że można wykryć raka w bardzo wczesnym stadium, bez konieczności pobierana wycinka guza. Lekarz przez endoskop wpuszcza światło, które pobudza do świecenia komórkę naszego ciała o pewnej określonej barwie. Komórki zdrowe świecą na inny kolor niż komórki złośliwe” - wyjaśnia uczony.

Trzecie zastosowanie, które w rozmowie z PAP opisuje prof. Leszczyński, wiąże się z motoryzacją. Jak tłumaczy profesor, w tej chwili białe oświetlenie na bazie LED to diody elektroluminescencyjne. Są one niezwykle drogie, bo nie można ich zasilać zbyt dużym prądem, bo wtedy ich efektywność świecenia jest zbyt mała. Nie ma tego w oświetleniu laserowym.

„Zamiast LED można będzie używać laserów – mimo że są to bardziej skomplikowane urządzenia, to mogą być tańsze, a oświetlenie może być bardziej kierunkowe. Dioda świeci na wszystkie kierunki, w przypadku laserów mamy duże intensywne światło w jednym kierunku. Ostatnie najdroższe modele BMW i Audi nie mają już świateł drogowych na bazie LED-ów, ale właśnie laserów. Jest to światło inteligentne, gdy pojawia się jakaś przeszkoda, może ono być skierowane w inną stronę” - mówi fizyk.

Prof. Leszczyński przyznaje, że w dalszym ciągu diody laserowe mają dużo mniejszą wydajność niż LED-y. Badacze starają się to zmienić; okaże się, która technologia wygra. Lasery, ze światłem reagującym na zmieniające się warunki, mają sporą szansę na zastosowanie w samochodach przyszłości.

Obecnie największe zastosowanie półprzewodników azotkowych to białe LED-y, za które w zeszłym roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki dostali Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura, koledzy polskich uczonych z zespołu IWC PAN, TopGan i Ammono. Ten olbrzymi przemysł wart jest kilkanaście mld euro - za taką sumę rocznie sprzedawane są białe LED-y. Produkuje je dużo firm japońskich i koreańskich, a w Europie m.in. OSRAM. Kolejny wielki rynek to diody niebieskie – Blue Ray – do odtwarzaczy, konsoli do gier. Do odczytu i do zapisu na takich płytach służą małe laserki fioletowe.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/ mrt/