Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das »blaue« Wunder

29.08.2001


© Fraunhofer IAF

Die Laserdiode erzeugt einen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 420 nm.


Weltweit arbeiten Forscher an immer größeren, schnelleren und preisgünstigeren digitalen Speichern. Eine Schlüsselkomponente hierfür sind blaue oder violette Laser. Deutsche Wissenschaftler entwickelten die erste europäische violette Laserdiode.

Den gesamten »Fliegenden Holländer« hören, ohne die CD zu wechseln, das Filmopus »Lawrence of Arabia« auf nur einer Digital Vesatile Disk (DVD) aufnehmen - blaue Laser sollen es künftig möglich machen. Denn mit ihrer Hilfe können deutlich mehr Daten als bisher auf CD und DVD gespeichert werden. Gegenüber den herkömmlichen roten Diodenlasern haben blaue einen entscheidenden Vorteil: Sie strahlen Licht mit einer deutlich kürzeren Wellenlänge aus. Deshalb lässt es sich besser bündeln und die Informationen können dichter geschrieben werden.

Welchen großen Einfluss die Bündelung des Lichts hat, zeigt schon der Sprung von CD zur DVD. Während in herkömmlichen CD-ROM-Laufwerken Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm arbeiten, werden bei der DVD-Technik bereits kurzwellige Laser eingesetzt, die im sichtbaren roten Wellenlängenbereich bei 640 nm emittieren: So ist es möglich, statt nur 650 Megabyte wie bei einer CD-ROM bis zu 4,7 Gigabyte zu speichern. »Durch den Einsatz von blauen bzw. violetten Diodenlasern mit etwa 420 nm Wellenlänge ließe sich die Kapazität der DVD auf 20 Gigabyte steigern«, zeigt Prof. Dr. Joachim Wagner vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF die Vorzüge des neuartigen Lasers auf. Statt kurzer Spielfilme könnten dann auch mehrstündige Monumentalfilme auf einer einzelnen DVD gespeichert werden.

Doch lange Jahre scheiterte die Herstellung blauer Laser an Materialproblemen. Denn herkömmliche Halbleiter-Werkstoffe der Optoelektronik wie Galliumarsenid oder Galliumphosphid geben nur infrarotes oder rotes Licht ab. »Kurzwellige Leucht- und Laserdioden erfordern die Beherrschung eines anderen Halbleitermaterialsystems - das der Gruppe III-Nitride mit Galliumnitrid als prominentestem Vertreter«, erläutert Wagner. Die Herstellung qualitativ hochwertiger einkristalliner Schichten wie sie für Diodenlaser benötigt werden, ist bei Galliumnitrid jedoch sehr schwierig: Da es nicht als massiver Einkristall vorliegt, muss ein anderes Material - meist Saphir oder Siliziumkarbid -ncon als Unterlage dienen, um den Kristall gezielt Schicht für Schicht wachsen zu lassen.

Bisher stellt die japanische Firma Nichia als einziges Unternehmen blaue Laser her. Um das attraktive Zukunftsgeschäft mit kurzwelligen Halbleiterlasern nicht allein den asiatischen Anbieter zu überlassen, startete das Bundesforschungsministerium 1998 ein Verbundprojekt. Gemeinsam arbeiten Osram Opto Semiconductors in Regensburg, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik in Freiburg, die Universitäten in Ulm und Stuttgart sowie die TU Braunschweig an der Entwicklung der ersten europäischen blauen Halbleiterlaserdioden. Mit Erfolg: Bereits im Juli 1999 präsentierten die Verbundpartner einen blauen Laser im Pulsbetrieb. »Dieses Jahr konnte der Verbund sogar einen Laser im Dauerbetrieb zeigen«, berichtet Wagner von den Ergebnissen des Projekts. Die Laserdiode erzeugt einen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 420 nm.

Auf diesen Erfolgen wollen sich die Forscher jedoch nicht ausruhen. Sie planen schon ein Nachfolgeprojekt. »Wir wollen die Laserdiode noch weiter verbessern. Insbesondere die Lebensdauer im Betrieb soll gesteigert werden«, nennt der Fraunhofer-Wissenschaftler die neuen Ziele. Weitere Herausforderungen: Der Wellenlängenbereich der Diodenlaser soll erweitert und die Ausgangsleistung gesteigert werden. Auch die Züchtung des Laser-Kristalls wollen die Forscher noch verbessern. Statt auf Saphir - so die Planungen - soll er künftig auf einem dünnen, freitragenden Galliumnitridfilm aufwachsen.

Die Anwendungsmöglichkeiten für die kurzwelligen Diodenlaser sind vielfältig. Die blauen Laser können moderne Speichermedien wie CD und DVD beschreiben und lesen oder die Konzentration von Ozon oder Kohlenwasserstoffen quantitativ bestimmen. Auch das Laserfernsehen, das eines Tages Bilder in Kinoqualität ins Haus bringen soll, benötigt zuverlässige blaue Laserdioden. »Zunächst wird der blaue Laser aber wohl den Markt der Laserdrucker erobern«, schätzt Alfred Lell von Osram Opto Semiconductors. Das kurzwellige Licht kann besser fokussiert werden und das steigert die Druckqualität.

Marktforscher sagen den kurzwelligen Halbleitern ein rasantes Wachstum voraus. Doch bis die Winzlinge tatsächlich in großen Stückzahlen und kostengünstig produziert werden können, ist noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig.

Birgit Niesing | Presseinformation

Weitere Berichte zu: DVD Diodenlaser Laser Laserdiod Wellenlänge

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Startschuss für EU-Projekt: Charakterisierung der Schweißraupe für adaptives Laserauftragschweißen
15.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Innovatives Verfahren zur Aufbereitung von Raps
08.11.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie