láser azul

Un láser azul emite radiación electromagnética con una longitud de onda entre 400 y 500 nanómetros , que el ojo humano ve en el espectro visible como azul o violeta . ^{[ 1 ]}

Los láseres azules se pueden producir mediante:

• láseres semiconductores de diodo inorgánicos directos basados ​​en pozos cuánticos de nitruro de galio(III) a 380-417 nm ^{[ 2 ] [ 3 ]} o nitruro de indio y galio a 450  nm
• Láseres infrarrojos de estado sólido bombeados por diodos con duplicación de frecuencia a 408 nm
• conversión ascendente de láseres semiconductores de diodo directo a través de fibras dopadas con tulio o praseodimio a 480  nm ^{[ 4 ]}
• Láseres de gas ionizado de vapor metálico de helio-cadmio a 442  nm y 10–200  mW ^{[ 5 ]}
• láseres de iones de argón a 458 y 488  nm ^{[ 5 ]}

Los láseres que emiten longitudes de onda inferiores a 445  nm tienen un aspecto violeta, pero también se les denomina láseres azules.  La corta longitud de onda de 405 nm de la luz violeta, en el espectro visible, provoca fluorescencia en algunas sustancias químicas, al igual que la radiación ultravioleta (" luz negra ") (longitudes de onda inferiores a 400  nm).

Antes de la década de 1960 y hasta finales de la década de 1990, los láseres de gas y de iones de argón eran comunes y adolecían de bajas eficiencias (0,01 %) y grandes tamaños. ^{[ 4 ]}

En la década de 1960, los avances en la creación de zafiro ^{[ 6 ]} permitieron a los investigadores depositar GaN sobre una base de zafiro para crear láseres azules, pero un desajuste de red entre las estructuras del nitruro de galio y el zafiro creó muchos defectos o dislocaciones , lo que provocó vidas útiles cortas (<10 horas) y baja eficiencia (<1%).

Además, la construcción de la capa de cristal de nitruro de galio (GaN) resultó difícil de fabricar, ya que el material requiere altas presiones y temperaturas de gas nitrógeno, similares al entorno necesario para crear diamantes sintéticos .

En 1992, el inventor japonés Shuji Nakamura , mientras trabajaba en Nichia Chemicals , inventó el primer LED semiconductor azul utilizando una región activa de InGaN, una guía óptica de GaN y un revestimiento de AlGaN, y cuatro años después, el primer láser azul de baja potencia; finalmente recibió el Premio de Tecnología del Milenio otorgado en 2006, y un Premio Nobel de Física junto con el profesor Isamu Akasaki y Hiroshi Amano ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 3 ] [ 9 ]} en 2014 por esta invención. ^{[ 10 ]} Los defectos del medio de ganancia seguían siendo demasiado altos (10 ⁶ –10 ¹⁰ defectos/cm ² ) lo que resultaba en un láser de baja potencia con una vida útil corta, < 300 horas utilizando excitación pulsada . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

A finales de la década de 1990, el Dr. Sylwester Porowski , del Instituto de Física de Alta Presión de la Academia Polaca de Ciencias en Varsovia ( Polonia ), desarrolló una tecnología para crear monocristales de nitruro de galio con alta calidad estructural mediante dopaje con magnesio para crear menos de 100 defectos/cm² ^, al menos 10 000 veces mejor que los intentos anteriores. ^{[ 13 ]} En 1999, Nakamura utilizó cristales de GaN producidos en Polonia, creando láseres con el doble de rendimiento y diez veces la vida útil de sus diseños originales; 3000 horas a 30  mW.

En la década de 2000, los fabricantes japoneses dominaron la producción de un láser azul con  una potencia de 60 mW y una larga vida útil, lo que los hizo aptos para dispositivos que leen un flujo de datos de alta velocidad y gran densidad (debido a la corta longitud de onda del azul) proveniente de Blu-ray , BD-R y BD-RE. Los láseres semiconductores permitieron el desarrollo de láseres azules, violetas y ultravioleta ( UV ) pequeños, prácticos y económicos , que antes no estaban disponibles, abriendo así la puerta a numerosas aplicaciones.

Actualmente, los láseres semiconductores azules utilizan un sustrato de zafiro (utilizado principalmente por Nichia , que emplea a un fabricante subcontratado: Sony ) o un sustrato monocristalino de GaN (utilizado principalmente por TopGaN ^{[ 14 ]} ), ambos recubiertos con capas de nitruro de galio. La capa de guía óptica de GaN de los dispositivos Nichia se forma a partir de pozos cuánticos o puntos cuánticos de InGaN de la región activa de forma espontánea mediante autoensamblaje .

La tecnología polaca se considera menos costosa que la japonesa, pero tiene una menor cuota de mercado. Otra empresa polaca, Ammono, fabrica cristales de GaN para su uso en diodos azules ^{[ 15 ]} , pero no produce láseres azules.

El  láser violeta de 405 nm (ya sea construido directamente con GaN o con diodos láser de GaAs de frecuencia duplicada) no es azul, pero a simple vista se percibe como violeta, un color para el que el ojo humano tiene una sensibilidad muy limitada. Al apuntar a muchos objetos blancos (como papel blanco o ropa blanca lavada con ciertos detergentes), el punto láser cambia de violeta a azul debido a la fluorescencia de los colorantes blanqueadores .

Para aplicaciones de visualización que deben mostrar un color azul verdadero,  se requiere una longitud de onda de 445–450 nm. Gracias a los avances en la producción en masa, los diodos láser InGaN  de 445 nm han bajado de precio, convirtiéndose en una solución óptima para proyectores láser de fósforo. ^{[ 24 ]}

Las áreas de aplicación del láser azul incluyen:

• Comunicación con submarinos ^{[ 25 ]}
• Proyectores DLP y 3LCD
• Equipos electrónicos
• Monitoreo ambiental
• Proyectores y pantallas portátiles
• Reproductores Blu-ray de alta definición , grabación Blu-ray
• Tecnologías de la información
• Grabadoras y cortadoras láser ^{[ 23 ] [ 26 ]}
• proyectores láser
• diagnósticos médicos
  • Citometría de flujo ^{[ 27 ]}
• Procedimientos médicos ^{[ 28 ]}
• Cirugía láser ^{[ 29 ]}
  • Laringología
  • Fonocirugía
  • Otología
  • Rinología
• Almacenamiento de datos optoelectrónicos de alta densidad
• Telecomunicaciones

• LED azul
• Lista de artículos sobre láser