Изобретение лазеров, применяющихся сегодня в различных приборах, произошло более полувека назад. Но до последнего времени существовали лишь лазеры отдельных цветов - зеленого, красного, синего, поскольку ученые не могли найти способ объединить спектры различной длины, чтобы получить белый лазер.
Инновационное открытие было совершено коллективом американских исследователей из штата Аризона. В первый раз со времени изобретения лазера им удалось предъявить доказательства того, что полупроводниковые лазеры могут излучать весь спектр цветов, что при их суммировании дает белый цвет.
Руководитель проекта по Цунь-Чжен вместе со своими единомышленниками создал тончайший полупроводник длиной 1/5 часть и диаметром 1/1000 часть от диаметра волоса человека с 3-мя параллельно расположенными элементами, поддерживающими излучение 3-х ключевых цветов, соответствующих длинам волн (синий, зеленый, красный).
В одном из авторитетных научных изданий США была опубликована статья об этом инновационном изобретении, в которой говорится о том, что новое устройство обладает способностью к генерации света разной длины волн видимого глазу спектра, излучая при их сочетании белый свет.
Инновационные лазеры имеют огромный потенциал использования в самых разных современных технологиях и прежде всего, как считают эксперты, могут заменить уже ставшие привычными для нас светодиоды. В сравнении с ЛЕД- лампами белые лазеры обладают более ярким излучением и потребляют значительно меньше энергии. Авторы ноу- хау считают, что их детище может быть использовано не только для осветительных приборов, но также в дисплеях ТВ и ноутбуков. Итоги предварительных испытаний подтвердили, что белые лазеры в состоянии охватить на 2/3 больше спектральных цветов, чем дисплеи, применяющиеся в настоящий момент.
Еще одна возможная сфера использования этого изобретения - оптические коммуникации. В течение нескольких лет ученые многих стран говорят о том, что в будущем радиоволновой Wi-Fi будет вытеснен более современной системой передачи информации Li-Fi (li - чвет), имея в виду LED-технологии. Но сейчас подсчитано, что если Li-Fi на светодиодах будет работать примерно в десять раз интенсивнее, чем привычный нам Wi-Fi, то Li-Fi на белых лазерах сможет увеличить скорость еще до 100 раз (при этом светодиодная коммуникационная система будущего все еще находится в стадии проведения экспериментов).
«С первого взгляда в нашей концепции сложно увидеть много смысла, так как в свете самого обыкновенного лазера содержится лишь один цвет и одна спектральная длина. Белый рассматривают исключительно как сочетание различной протяженности волн видимого человеческому зрению спектра», - отмечает руководитель проекта.
Светодиоды обычно имеют синий цвет, имеют покрытие из люминофора для преобразования синего цвета в основные спектральные цвета (зеленый, красный, желтый), а наши глаза воспринимают это сочетание как белый цвет, что и дает возможность использовать его в качестве освещения.
Несколькими годами ранее, а именно - в 2011-м году специалисты Сандийских лабораторий в Соединенных Штатах презентовали слияние 4-х разноцветных лазеров с преобразованием их в белый. Проведенные научные опыты подтвердили абсолютную безопасность и комфорт восприятия человеком такого типа излучения. Эта новость стала стимулом физикам- экспериментаторам из штата Аризона для проведения тщательных исследований, результатом которых стало инновационный генератор белого лазерного света.
Руководитель группы Цунь-Чжэн в официальном сообщении, посвященном изобретению, отмечает: «Наши коллеги, занимавшиеся исследованиями в Сандийских лабораториях, провели проверку этой идеи, но их лазер, не был пригоден для практического использования. В то время как небольшой кусочек полупроводника с белым лазерным излучением является более практичным изобретением, которое легко поставить на коммерческие рельсы».
На коллаже демонстрируется излучение прибора на разных участках нанолиста, где явственно видны оттенки синего, зеленого, голубого, желтого, красного, бордового, а также белого цветов. В процессе работы над открытием ученым довелось одолеть массу сложностей, сделать множество труднейших разработок. Обычно полупроводники, применяющиеся для компьютерных чипов либо выработки световой энергии в телекоммуникативных системах, обладают способностью генерировать свет одной волновой длины, а значит, одного определенного цвета в зависимости от структуры атомов и ширины запретной энергозоны.
Чтобы получить волны разной длины спектрального диапазона, воспринимаемого человеческим глазом, требовалось создать несколько полупроводников с разными решетками и разной шириной запретной энергозоны.
"Нам необходимо было создать один фрагмент полупроводника, который мог быть применен для создания 3-х ключевых цветов. Кроме того, этот фрагмент должен был быть очень маленьким по размеру, чтобы глаз воспринимал свет как белый, а не как радужные цвета спектра. Это стало весьма непростым заданием", — поясняет руководитель проекта.
Главной преградой к открытию стало несоответствие размеров кристаллической решетки, а именно - слишком значительная разница между сегментами решетки для материалов, применяющихся в исследованиях. Чтобы решить эту проблему, ученые обратились к нанотехнологиям.
Как оказалось, в нанометровом измерении значительные несовпадения становятся не столь существенными, чем при обычной технологии выращивания материалов. Это подтверждало гипотезу, что высококачественные кристаллы можно вырастить даже при значительных несовпадениях конфигурации решетки.Еще одной преградой стало то, что вырастить синие лазеры оказалось значительно сложнее, чем красные или зеленые. Для решения этой проблемы потребовалось 2 года усиленной работы, после чего коллектив из Аризоны, наконец, представил собственную технологию создания структуры подложки, а немного позднее - и оптимальную структуру синего полкпроводника.
Новой технологии, благодаря которой ученые создали цельное наноустройство с белым светом лазера, дали название «двойной ионный процесс».Теперь талантливой команде изобретателей во главе с Цунь Чжэном предстоит разработать систему питания этого ноу- хау. На данном этапе о коммерческом применении технологии вопрос не стоит. Но огромный потенциал изобретения вселяет надежду на внедрение белых лазеров на рынок в последующие 10-20 лет.
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.
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
Лампы накаливания уступают CFL и LED, но эти технологии освещения могут также исчезнуть. Команда ученых из Университета штата Аризона разработала лазер, который может производить чистый белый свет, более яркий и эффективный, чем самые лучшие светодиоды. Технически, изначально лазер сам по себе не белого света, но разумное использование наноматериалов позволяет трем цветным лучам стать одним белым.
Лазеры всегда были заманчивой технологией для мира освещения, так как они очень ярки, работают на больших расстояниях, и крайне эффективны. Проблема всегда была в том, что лазер не может быть белым. Новая разработка основана на лазере, созданном в 2011 году в Национальной лаборатории Сандии. Однако, это больше доказательство концепции, чем функциональное устройство. Белый лазер команды Аризонского Университета выдает достаточно света, чтобы его уловил глаз человека. Это шаг в верном направлении.
Пока что нет способа генерировать белый лазер, но этот прорыв выдает тот же результат, смешивая три отдельных луча. Как вы уже догадались, это синий, красный и зеленый, как и пиксели в LCD или AMOLED экранах. Чтобы это работало, команде надо было создать полупроводниковый лазер, который способен работать со всем цветовым спектром, а это далеко не просто. В конце концов, они добились успеха, при помощи наноразмерного полупроводника на основе сплава ZnCdSSe.
Это был серьезный прорыв в настройке полупроводников для получения определенного цвета в пропорциональных объемах. Этого удалось достичь при помощи аккуратного контроля так называемой "постоянной решетки", расстояния между атомами в полупроводнике. Синяя часть спектра была особенно сложной, так как она уже изначально требует применения приемов для создания решетки, чтобы затем сформировать необходимую пропорцию.
Результатом всего этого стал белый лазер, но настраиваемая природа полупроводника означает, что лазер можно сделать любого цвета в спектре, просто увеличивая или уменьшая долю каждого красного, зеленого и синего каналов. Лазер может принимать до 70 разных оттенков, и является более точным, чем LED. В то время, как освещение является самым простым из применений, это только начало. Команда полагает, что белый лазер можно использовать в технологии дисплеев.
Но прежде чем это случится, нужно улучшить сам дизайн. Сейчас он использует обычный лазер как источник питания, но для практичности полупроводник должен уметь вытягивать электроны из батареи. Когда это будет сделано, мы станем на путь к лазерному освещению и дисплеям.
