Ученые впервые создали белый лазер. Учёные впервые сконструировали монолитный RGB-лазер

Были изобретены в 1960-х годах, и с тех пор они используются во многих современных технологических решениях. Однако до сегодняшнего дня существовали только лазеры отдельных цветов (синие, красные, зелёные), но никому не удавалось объединить все длины волн оптического спектра для создания белого лазера.

Революционную разработку представила команда из Университета Аризоны. Эти учёные доказали, что полупроводниковые лазеры способны излучать полный видимый цветовой спектр, который в сумме даст белый свет.

Ведущий автор исследования Нин Цунь-Чжэн (Cun-Zheng Ning) и его коллеги создали полупроводник длиной в одну пятую от толщины человеческого волоса и толщиной в одну тысячную от той же величины с тремя параллельными сегментами, каждый из которых поддерживает лазерное излучение трёх основных цветов (длин волн) — синего, зелёного и красного.

Устройство способно генерировать свет любой длины волны видимого спектра и при суммировании этих цветов излучать белый свет, рассказывается в статье журнала Nature Nanotechnology.

Белые лазеры обладают большим потенциалом для различного рода применений. Прежде всего, они могут стать заменой привычным для нас светодиодам, поскольку являются более энергоэффективными и излучают более яркий свет. Также группа Цунь-Чжэна утверждает, что их разработка может заменить светодиоды не только в вопросах освещения помещений, но и в дисплеях компьютеров и телевизоров. Расчёты и эксперименты показали, что белые лазеры могут охватить на 70% больше цветов и оттенков видимого спектра, чем существующие сегодня на рынке дисплеи.

Другое немаловажное потенциальное применение — это . Эксперты уже не раз говорили, что в ближайшие десятилетия на смену радиоволновому Wi-Fi, скорее всего, передающий данные на основе света. Учёные подсчитали, что Li-Fi может быть более чем в 10 раз быстрее, чем существующий Wi-Fi, а Li-Fi, работающий на белых лазерах, может быть ещё в 10-100 раз быстрее, чем аналогичная светодиодная технология, которая по-прежнему .

"Концепция белых лазеров, на первый взгляд, противоречит здравому смыслу, поскольку свет обычного лазера содержит ровно один цвет, определённую длину волны электромагнитного спектра, а не широкий диапазон различных длин волн. Белый свет, как правило, рассматривается как смесь всех длин волн видимого спектра", — поясняет Цунь-Чжэн.

Привычные светодиоды белого цвета, как правило, покрытый люминофором для преобразования части синего света в зелёный, жёлтый и красный свет. Подобное смешение цветов воспринимается человеком как обычный белый свет и потому может использоваться для иллюминации помещений.

Добавим, что ещё в 2011 году сотрудники Сандийских национальных лабораторий США продемонстрировали слияние цветов четырёх отдельных цветных лазеров с последующим появлением эффекта белого света. Исследования показали, что подобное излучение воспринимается человеческим глазом столь же комфортно, как и свет от светодиодов. Эта работа и вдохновила команду из Университета Аризоны на дальнейшие исследования, в ходе которых было представлено единое устройство, излучающее белый лазерный свет.

"То, что делали наши коллеги из Сандийских национальных лабораторий, было проверкой концепции, но, к сожалению, не изобретением, пригодным к практическим применениям. Один маленький кусочек полупроводникового материала, излучающий лазерный белый свет — это гораздо более практичная технология, которую можно коммерциализировать", — рассказывает глава исследования в пресс-релизе .

(фото ASU/Nature Nanotechnology).

На пути к своему открытию физикам пришлось преодолеть немало трудностей и совершить ряд замысловатых разработок. Как правило, полупроводники, используемые для компьютерных чипов или генерации света в телекоммуникационных системах, способны излучать свет одной длины волны и, соответственно, одного цвета — синего, зелёного или красного — что определяется уникальной атомной структурой материала и шириной запрещённой энергетической зоны .

Для получения всех возможных длин волн в видимом спектральном диапазоне необходимо было получить несколько полупроводников, у каждого из которых должны были быть разные периоды решётки и разные ширины запрещённой энергетической зоны.

"Нашей целью было создание одного куска полупроводникового материала, который можно было бы использовать для генерации трёх основных цветов лазерного излучения. Более того, этот кусок должен быть достаточно мал, чтобы человеческий глаз мог воспринимать исходящее излучение как белое, а не как три отдельных цвета. Это была непростая задача", — рассказывает Цунь-Чжэн.

Основным препятствием на пути к победе, рассказывают исследователи, было так называемое несоответствие параметров кристаллической решётки или слишком большая разница между периодами решётки для разных материалов, используемых в эксперименте. Для преодоления этого обстоятельства Цунь-Чжэн и его коллеги обратились к нанотехнологиям.

Дело в том, что в нанометровом масштабе крупные несоответствия становятся менее заметными для технологии в целом, чем при традиционных методах выращивания цельных материалов. Таким образом, высококачественные кристаллы могут быть выращены даже при больших несоответствиях параметров кристаллической решётки.

Другим важным препятствием стало то, что вырастить полупроводники, излучающие синий свет, оказалось намного сложнее, чем кристаллы для красного или зелёного света. После двухлетних исследований команда, наконец, разработала технологию создания необходимой формы будущей подложки, а затем придумала и оптимальный состав полупроводника, который должен излучать синий свет.

Новая стратегия получила название двойной ионный обменный процесс. Именно благодаря ей физикам удалось создать единое наноустройство, способное излучать белый лазерный свет.

Теперь команде Цунь-Чжэна предстоит продумать систему питания своего инновационного устройства. Пока что о коммерциализации технологии речи не идёт. Однако её потенциал позволяет ожидать внедрения белых лазеров на рынок в ближайшие десятилетия.

Изобретение первого в мире белого лазера (одновременно генерирующего излучение трех основных цветов), способного произвести революцию в мире коммуникаций, технологий освещения и дисплеев, было признано журналом Popular Science одним из ста самых значимых прорывов этого года.

Лазеру, способному генерировать излучение трех основных цветов, можно найти очень много применений: бесконтактное освещение, полноцветные дисплеи, сверхбыстрая передача данных, флуоресцентное освещение и многое другое. Тем не менее, представить себе такую технологию в готовом виде пока что довольно сложно, поскольку для того, чтобы не допустить “разлетания” частиц света разных спектров, нужно проделать большую работу. На данной стадии разработки технология представляет из себя мультисегментный полупроводниковый нанолист, в основе которого лежит четвертичный сплав из цинка, кадмия, серы и селена (ZnCdSSe), который проектирует на себе одновременно красный, зеленый и синий спектр. Все это стало возможным благодаря инновационному наноматериалу, позволившеПрофессор электротехнических наук Университета штата Аризона Кан-Жень Нинь работал над этим в течение 10 лет до тех пор, пока его команда, собранная из выпустившихся студентов того же университета, наконец, не закончила дело.

Результат работы команды получился весьма впечатляющим: с помощью белого лазера можно создать компьютерные и ТВ-дисплеи, отображающие на 70% больше цветов, чем любая современная технология.

Нечто подобное уже существует и сегодня, но все созданные разными учеными на сегодняшний день прототипы очень громоздки, неудобны в использовании и непомерно дороги. Кроме того, без технологии белого лазера их потенциал не может быть полностью раскрыт.

Все это, конечно, здорово, но не стоит воображать, что через год или два в мире произойдет настоящая революция коммуникационных технологий. Очевидно, что для того, чтобы подобную инновацию можно было выпустить на , должно пройти некоторое время.

«Пока что это лишь научное исследование. Существующие разработки и концепции пока что остаются слишком громоздкими и неспособными выдать изображение такого же качества, как современные жидкокристаллические мониторы, стоящие сегодня в каждом доме. Процесс тормозит то, что мы пока не можем найти достаточно эффективного способа конвертировать излучения белого лазера в пиксели»,- рассказал Кан-Жень Нинь.

Белый лазер, а также его будущее применение, скорее всего, будет тесно связано с Li-Fi - двунаправленной высокоскоростной и полностью беспроводной сетью, по принципу своего действия схожей с Wi-Fi. Технология представляет из себя собрание оптических беспроводных коммуникаций, которые однажды смогут стать дополнением современных способов передачи информации (Wi-Fi или сотовых сетей) или же полностью заменить их в сфере передачи данных.у автономно управлять композицией, последовательностью и шириной сегментов.

Технология Li-Fi, работа которой основана на светопускающих диодах (LED), будучи доведенной до совершенства, сможет передавать информацию со скоростью до сотен мегабит в секунду. Но если применить к Li-Fi технологию белого лазера, то скорость передачи данных увеличится еще в сотни раз.

Лазеру, способному генерировать излучение трех основных цветов, можно найти очень много применений: бесконтактное освещение, полноцветные дисплеи, сверхбыстрая передача данных, флуоресцентное освещение и многое другое. Тем не менее, представить себе такую технологию в готовом виде пока что довольно сложно, поскольку для того, чтобы не допустить “разлетания” частиц света разных спектров, нужно проделать большую работу. На данной стадии разработки технология представляет из себя мультисегментный полупроводниковый нанолист, в основе которого лежит четвертичный сплав из цинка, кадмия, серы и селена (ZnCdSSe), который проектирует на себе одновременно красный, зеленый и синий спектр. Все это стало возможным благодаря инновационному наноматериалу, позволившему автономно управлять композицией, последовательностью и шириной сегментов.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш

Лазеры не являются новой технологией в науке. Они были разработаны еще в 1960-х годах прошлого века. Однако единственное, что пока не удавалось ученым, так это создать белый лазер. Не удавалось до недавнего времени. Группа исследователей из Аризонского университета доказала, что полупроводниковые лазеры способны излучать свет по всему диапазону видимого спектра, обеспечивая все цвета, необходимые для создания белого луча лазера.

Новые разработанные лазеры состоят из трех расположенных параллельно листов полупроводников, каждый из которых толщиной всего несколько микрон. Каждый из этих листов может излучать один из трех элементарных цветов - красный, зеленый и синий. В зависимости от настройки, они способны создавать любой цвет спектра. При правильном сочетании и соединении всех трех лучей, эти полупроводники также могут излучать и белый луч лазера. Результаты этих исследований были опубликованы в последнем номере научного журнала Nature Nanotechnology.

Ученые отмечают, что это достижение не просто очередной успешный лабораторный эксперимент. Белый лазер может найти очень широкое практическое применение. Лазеры сами по себе намного более энергоэффективны, даже больше, чем светодиоды, поэтому, по крайней мере в теории, лазеры можно использовать для создания новых типов освещения и систем отображения (лазерных дисплеев).

Более того, отмечается, что в то время, как другие группы ученых, например из Сандийских национальных лабораторий, скрещивали лучи лазера для получения белого света, используя разные лазерные установки, новая технология позволяет уместить все необходимое оборудование внутри одного-единственного блока, что только увеличивает перспективы использования лазеров для освещения и разработки новых технологий дисплеев.

Помимо этого, белый лазер можно использовать в сфере оптической связи, которую иногда называют технологией Li-Fi, где информация кодируется и содержится в свете ультравысокой частоты, который освещает комнату. До сегодняшнего дня подобные системы требовали использования в зданиях светодиодного света, однако команда Аризонского университета предполагает, что за счет лазеров данную технологию можно сделать еще более совершенной, увеличив скорость передачи данных по таким каналам связи от 10 до 100 раз.

Конечно, загадывать наперед пока рановато. Ученым предстоит преодолеть еще немало испытаний перед тем, как лазеры смогут стать неотъемлемой и обычной частью нашей жизни. Тем не менее достижение аризонских ученых заслуживает упоминания, и будем надеяться, что разработки в этом направлении продолжатся.

Американские ученые утверждают, что созданный лазер намного лучше предыдущих, но отличается он не только цветом излучаемого света, но также другими показателями яркости и энергоэффективности. Американцы впервые испытали белый лазер, который может использоваться для ускорения передачи данных через интернет, сообщает пресс-служба университета штата Аризона. Ученые из США разработали эффективный белый лазер. Изобретение скомбинировано из красного, синего и зеленого цветов. Сначала эксперты думали, что разработка белого лазера маловероятна, так как проводники для него отличаются по структура.

Американские ученые в первый раз показали работу белого лазера - это стало очевидно благодаря комбинации 3-х цветов (красного, зеленого и синего), чего до этого не удавалось. Как уточнили американские ученые, новые открытия, которые сулит данная разработка, будут связаны с изучением свойств лазера, но даже уже изученные свойства говорят о большей энергоэффективности по сравнении с другими лазерами.

Технология может применяться не только для передачи данных, но и для освещения и создания новых типов дисплеев с более насыщенными и яркими цветами. Американским ученым удалось создать лазер с улучшенными показателями яркости и энергоэффективности. Лазеры являются даже более энергоэффективными, чем светодиоды, поэтому новая разработка учёных должна найти очень широкое применение. К слову, технология белого лазера такова, что уместить всё необходимое оборудование получиться всего в одном блоке.

Исследователи из Университета штата Аризона (США) создали белый лазер путем комбинации волн, красного, синего и зеленого света, сообщает пресс-служба университета. Американские специалисты с помощью нанотехнологий создали лазер, который светит белым светом. Американские ученые заявили о создании белого лазера, полученного за счет пересечения уже использующихся волн зеленого, синего и красного света. В результате сделанное западными специалистами открытие позволит ускорить передачу данных в интернете.

Ученым из США (штат Аризона) удалось разработать более эффективный по сравнению с аналогами белый лазер. Устройство скомбинировано из красного, синего и зеленого цветов, с помощью чего образовывается необычный светлый луч. Команда ученых из американского штата Аризона создала лазер, в котором за счет комбинации трех базовых цветов — красного, зеленого и синего — достигается белое свечение. Результаты исследования ученые представили в журнале Nature Nanotechnology.

Белый лазер был получен путем соединения волн синего, красного и зеленого света. Однако создание такого вида лазера вызвало определенные трудности, так как полупроводники, которые в комбинации дают белый свет, имеют слишком разную структуру. Американским ученым удалось создать лазер с улучшенными показателями яркости и энергоэффективности. Так называемым белым лазером будут оснащать осветительные устройства и приборы связи. Авторство разработки принадлежит группе экспертов из американского университета штата Аризона.

Лазеры не являются новой технологией в науке. Они были разработаны еще в 1960-х годах прошлого века. Однако единственное, что пока не удавалось ученым, так это создать белый лазер. Американским ученым удалось создать лазер, который светит белым светом. Данная разработка базируется на нанотехнологиях, и её можно применять в светильниках, дисплеях, а также лазерном Wi-Fi. Известно, что обыкновенные лазеры являются монохроматическими.