В Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН, сообщило Агентство научной информации "ФИАН-информ", завершен очередной этап создания эффективных лазеров для проекционного телевидения - мощных и одновременно миниатюрных источников света, формирующих трехцветные RGB (red-green-blue - красный, зеленый, синий) - пиксели (элементы цифрового изображения). Принцип таких устройств основан на логическом развитии электронно-лучевой трубки, в которой люминофор заменен на полупроводниковый кристалл.

Идея новаторского изобретения принадлежит сотрудникам ФИАНа академику Николаю Басову, доктору физико-математических наук Олегу Богданкевичу и доктору технических наук Александру Насибову. Еще в 1967 г. они предложили для формирования рекордно высокого светового потока (до 12000 лм), т.е. яркого изображения большого размера, лазерную электронно-лучевую трубку. На ее основе в 1980-х годах в Научно-исследовательском институте "Платан" (г. Фрязино Московской области) в кооперации с ФИАНом был создан первый лазерный дисплей "Квантоскоп", излучающий красный, зеленый и синий диапазоны спектра. Цветная "картинка" в нем формировалась путем совмещения трех монохромных изображений высокой четкости на экране площадью до 100 м². Однако это была громоздкая техника, требовавшая охлаждения полупроводникового слоя до низких (-120°С) температур. Задача же состояла в том, чтобы достигнуть высокой мощности света при комнатной температуре.

Лазерная электронно-лучевая трубка на монокристаллах.

"Сегодня в проекционных устройствах в качестве источника света используют в основном дуговые ксеноновые лампы высокого давления, - сообщил "ФИАН-информу" руководитель работы заведующий лабораторией лазеров с катодно-лучевой накачкой доктор физико-математических наук Владимир Козловский. - Но их КПД - примерно 1%... Причина в том, что для получения изображения высокого качества необходимо из сплошного спектра такой лампы "вырезать" относительно узкие линии трех основных цветов: красного, зеленого и синего свечения, а всю остальную мощность излучения устройства, которая превращается в тепло, надо отводить".

Некоторые компании попытались заменить их светодиодами. Однако они уступают лазерным устройствам по яркости, а потому проектор с потоком в несколько тысяч люмен нужно будет оснащать еще и сложной дорогостоящей оптической системой. Другие же изготовители (скажем, американская компания "Q-peak") взяли на вооружение источник на основе удвоения и параметрического преобразования частоты твердотельных лазеров с диодной накачкой. Однако и эти системы, констатирует "ФИАН-информ", не без минусов, и главный из них - высокая стоимость.

По словам Козловского, сейчас рынок идет в сторону пикопроекторов, совмещенных с сотовыми те-

Характеристики красного лазера на наноструктуре GalnP/AIGalnP.

лефонами. "Это значит, - заметил он, - что всю информацию с мобильника мы сможем проецировать на любой вид бумаги или, скажем, стену. Впрочем, и здесь свои трудности: лазеры нужной мощности уже есть, но они потребляют очень много энергии - ни одна батарейка с ними работать не может". Надо улучшать характеристики источников монохроматического света, считает ученый. Над этим сейчас и работают многие коллективы, в том числе его лаборатория.

Усилия сотрудников ФИАНа направлены на создание лазеров на полупроводниковых наноструктурах с катодно-лучевой накачкой, состоящих из большого числа тонких слоев - квантовых ям, размещенных в микрорезонаторе. Это обеспечивает работу при повышенной температуре, значительно снижает (до нескольких киловольт) ускоряющее напряжение и увеличивает срок службы источника. Но основное их достоинство - в низкой стоимости по сравнению с аналогами.

Сотрудники лаборатории Козловского, работающие в тесной кооперации с московскими коллегами из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Центра волоконной оптики РАН, а также зарубежными партнерами из Технологического центра Шеффилдского университета (Англия) и компании "Principia LightWorks Inc." (США), достигли высоких характеристик (до 12% при энергии 40 кэВ) по эффективности красного лазера (на наноструктуре GalnP/AIGalnP), предложили несколько вариантов зеленого и синего источников света. Как сообщает Агентство "ФИАН-информ", в лабораторных условиях уже созданы лазерные электронно-лучевые трубки мощностью 9 Вт на 640 нм (красный свет), 3 Вт на 535 нм (зеленый свет) и 6 Вт на 458 нм (синий свет). Уровень проработки красной трубки близок к промышленному освоению. Теперь основная задача связана с совершенствованием технологии получения наноразмерных структур для зеленого и синего лазера. Но это - предмет следующего, уже стартовавшего, этапа работы.

По материалам Агентства научной информации "ФИАН-информ", 19 января 2012 г.

Материал подготовила Марина МАЛЫГИНА

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: