Sumitomo Electric en Sony verbeteren groene laserdiode

Sumitomo Electric en Sony zijn erin geslaagd om een groene laserdiode te ontwikkelen die een lichtoutput heeft van 100mW bij een golflengte van 530nm. De nieuwe laserdiode kan daarmee twee keer zo fel schijnen als huidige groene lasers.

De twee Japanse bedrijven hebben de doorbraak gerealiseerd door gebruik te maken van nieuwe technologieën en het verfijnen van huidige productiemethoden. De onderzoekers van Sumitomo Electric en Sony maken bij de nieuwe 'true green'-laserdiode gebruik van een substraat op basis van semi-polar gallium-nitride. Dit substraat maakt een homogene verdeling van indium mogelijk in de actieve laag van de laserdiode, waardoor de efficiëntie omhoog gaat.

De ontwikkelde groene laserdiode heeft een uitgangsvermogen van 100mW en straalt licht uit met een golflengte van 530nm. Tot voor kort was 60mW het hoogst haalbare in laboratoria, waarbij licht met een golflengte van 521nm geproduceerd wordt. De nieuwe laserdiode is ook veel efficiënter dan de 60mW-groene laser, die in 2010 ontwikkeld werd: de zogeheten wall-plug efficiëntie van de nieuw ontwikkelde groene laserdiode bedraagt acht procent, terwijl voorheen een efficiëntie van maximaal 1,9 procent behaald werd.

De hogere lichtopbrengst van de groene laserdiode is vooral van belang voor laserprojectors. Momenteel wordt groen laserlicht verkregen door gebruik te maken infrarode GaN-laserdiodes waarvan de frequentie verdubbeld wordt met behulp van een andere infrarode laser en een optisch kristal. Het nadeel daarvan is dat de lichtoutput beperkt is en dat een dergelijke groene laser meer ruimte inneemt.

Reacties (14)

[The_Ownman]

"Momenteel wordt groen laserlicht verkregen door gebruik te maken infrarode GaN-laserdiodes waarvan de golflengte verdubbeld wordt met behulp van een optisch kristal. Het nadeel daarvan is dat de lichtoutput beperkt is en dat een dergelijke groene laser meer ruimte inneemt. "

Volgens mij klopt dat niet. Als je van infrarood naar groen licht gaat halveer je juist de golflengte, lijkt me.

[Stoney3K]

"Momenteel wordt groen laserlicht verkregen door gebruik te maken infrarode GaN-laserdiodes waarvan de golflengte verdubbeld wordt met behulp van een optisch kristal. Het nadeel daarvan is dat de lichtoutput beperkt is en dat een dergelijke groene laser meer ruimte inneemt. "

Volgens mij klopt dat niet. Als je van infrarood naar groen licht gaat halveer je juist de golflengte, lijkt me.

Eigenlijk klopt het nog steeds niet: Het is de infrarood-straal van een solid-state laser die uiteindelijk het groene laserlicht oplevert.

Normale groene lasers zijn een 3-staps proces: Eerst wordt een infrarode laserdiode (808nm) gebruikt om een eerste set kristallen (Nd: YAG) van energie te voorzien zodat ze een infrarode (1064nm) laserstraal uitzenden.

Daarna wordt die infrarode laserstraal van 1064nm door een tweede set (KTP) kristallen heen gestuurd zodat er een gemengde straal van 1064nm en de eerste harmonische, 532nm (groen) uit komt. Dat wordt dan daarna weer gefilterd en tot een enkele groene laserstraal gebundeld.

Waar vooral het nadeel zit, buiten het feit dat een solid-state laser meer ruimte inneemt, is dat het hele proces redelijk temperatuurgevoelig is en (in verhouding) traag. Directe diodes werken nog prima als er een temperatuurswisseling van 20 tot 30 graden optreedt, maar een DPSS laser gaat dan uit zijn werkgebied. Dan heb je dus ook behoorlijke temperatuurregeling (TEC) en koeling nodig.

Bovendien kun je directe diodes moduleren tot ver in de Megahertzen (tot enkele GHz) waardoor je ze voor videoprojectie kan gebruiken. Een DPSS laser haalt hooguit een aantal KHz, wat voor het projecteren van videolijnen veel te weinig is.

Even voor de grap om te vergelijken:

Rode en blauwe diodes halen rendementen van ongeveer 40-60%. (o.a. Nichia 445nm en Mitsubishi ML520P73)

[Reactie gewijzigd door Stoney3K op 24 juli 2024 00:07]

[Zeezicht]

GaN laserdiodes zijn ook niet infrarood maar UV en onderaan het zichtbare spectrum. Alleen is een verdubbeling volgens mij weer meer dan de 521nm die ze nodig hadden.

[Patrick_P]

Heel scherpe opmerking!

Dit staat in het originele artikel: "Currently, green lasers are generated by converting the wavelength of infrared laser light from a light source using optical materials, but the light source is large and expensive. In addition, conventional GaN-based green lasers have difficulties achieving sufficient luminosity as their performance is limited to an output power of several tens of milliwatt at a wavelength of 520 nm or less.".

Dat houdt dus in dat de golflengte halveert en de frequentie verdubbelt als je een IR laser als lichtbron gebruikt om naar groen te gaan (zie: http://en.wikipedia.org/wiki/Visible_spectrum). Daarnaast beschrijft het dat GaN lasers slechts tienden van een millwatt output in groen (520 nm) kunnen produceren. Het Tweakers artikel heeft geïnterpreteerd dat de GaN laser een IR bron is wat niet klopt. GaN lasers produceren standaard violet (405 nm).

[Reactie gewijzigd door Patrick_P op 24 juli 2024 00:07]

[Patrick_P]

Klopt, moet zijn: "de frequentie verdubbeld wordt". Frequency doubling gaat ten koste van de efficiency die bij lasers sowiezo al heel laag is. Je verliest vaak nog eens de helft van de fotonen.

[blackTIE]

@The_Ownman e.a.: gevalletje klok horen luiden en klepel. De fout met de golflengtes had ik zelf in moeten zien en de uitleg over het verkrijgen van groen laserlicht met infrarode laserdiodes was initieel wat kort door de bocht. Aangepast.

@Stoney3K: duidelijke uitleg.

[Angelevo]

Een hoop laserkenners hier! Een vraag: Ik lees overal mW - dus miliWatt, right? Er zijn commercieel lasers van 1 watt te koop - waar zit het verschil in? Moet ik megaWatt lezen, of hebben we het over een ander vermogen?

[Stoney3K]

Een hoop laserkenners hier! Een vraag: Ik lees overal mW - dus miliWatt, right? Er zijn commercieel lasers van 1 watt te koop - waar zit het verschil in? Moet ik megaWatt lezen, of hebben we het over een ander vermogen?

Groene lasers van 1W zijn DPSS (diode-pumped solid state). Daar kunnen we aardige vermogens uit halen, maar ze zijn niet geschikt voor iets anders behalve pointers of showlasers.

Waar ze het in het artikel over hebben zijn directe laserdiodes (Gallium-Nitride of InGaAsP) die in verhouding op groene golflengtes veel minder vermogen halen.

1 tot 2W uit een enkele rode of blauwe diode is geen uitzondering meer.

[Aham brahmasmi]

Moet ik megaWatt lezen, of hebben we het over een ander vermogen?

Kleine m -> milli (één-duizendste)
Hoofdletter M -> mega (miljoen)

Dus 1 mW = 0.001W; 1 MW = 1.000.000W.

[Ryan1981]

Zou je met 1 MW op de maan kunnen projecteren?

[Stoney3K]

Zou je met 1 MW op de maan kunnen projecteren?

Zal je vast lukken, maar dan verdamp je wel alle atmosfeer onderweg.

Ik zou dat soort grappen eerder bewaren voor als je een verdwaalde Klingon Battlecruiser tegenkomt.

[Fermion]

Dit is precies wat ik mij ook afvroeg, op Youtube zie je filmpjes en webwinkels waar ze het hebben over van 200mW t.m 1000 mW groen lasers, gelul dus?

[dj1981]

optie 1:

de lasers waar je over leest gebruiken 1 watt uit de batterij (met rendement van 1 a 2 procent), terwijl deze laser 100 mW als lichtopbrengst heeft.

optie 2:

de lasers die te koop zijn, zijn niet echt groen (sony artikel heeft het over de eerste 'true green' laser, true green zou dan 530 nm zijn

[Verwijderd]

En hoe wordt dat momenteel door huidige laserprojecters opgelost qua groenheid...?