Deutsche Forscher gewannen das Rennen um den ersten grünen Halbleiterlaser. Nach Rot und Blau war Grün die letzte noch fehlende Laserfarbe für technische Anwendungen. Der neue Laser ermöglicht leistungsfähige Projektoren für mobile Geräte.
Aus: Spektrum der Wissenschaft, Dezember 2011
Mit winzigen Projektoren werden Smartphones bald großformatige Bilder an die Wand werfen, zusammengesetzt aus Laserstrahlen in den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau. Deutschen Wissenschaftlern gelang der Durchbruch bei der Entwicklung des letzten Bausteins auf dem Weg zum mobilen, effizienten Kleinstprojektor: Einer Laserdiode, die grünes Licht aussendet.
In der Dezember-Ausgabe von „Spektrum der Wissenschaft“ berichten die Forscher Désirée Queren, Adrian Avramescu und Stephan Lutgen von den technischen Hürden, die sie bei der Herstellung eines leistungsfähigen grünen Lasers überwinden mussten. Geduldig optimierten sie die Wachstumsbedingungen, unter denen sie im Labor des Regensburger Herstellers Osram Opto Semiconductors dünne Kristallschichten züchteten. Nach Jahren der Forschung stellen die Eigenschaften des grünen Halbleiterlasers endlich eine Serienproduktion in Aussicht.
Die mit den Laserdioden verwandten, aber technisch weniger anspruchsvollen Leuchtdioden (LEDs) sind auf einem Siegeszug durch die Beleuchtungsindustrie. Doch als Lichtquelle für Projektoren stoßen sie auf dem Weg zu kompakter Größe, hoher Auflösung und Effizienz schnell an Grenzen. Hier punkten Halbleiterlaser. Die kombinierten Strahlen dreier Laser mit den Farben Rot, Grün und Blau können fast alle Farben erzeugen, die das menschliche Auge wahrnehmen kann. Laserprojektoren werfen gestochen scharfe Bilder auch auf gekrümmte Flächen, weil sie, anders als konventionelle Beamer, keine speziellen Optiken zur Fokussierung benötigen.
Zur roten Laserdiode stieß vor etwa zehn Jahren der blaue Laser und mit ihm neue Anwendungen wie die Blu-ray Disc. Seit dem Jahr 2006 veränderten die Forscher schrittweise die Halbleiterschichten von blauen Laserdioden. Die neuen Strukturen leuchteten bei immer größeren Wellenlängen – der Laser wurde langsam grün. Durch zusätzliche optische Tricks kann zwar auch ein leicht herstellbarer Infrarotlaser grün leuchten, doch ist dieses Licht nur schwer in dem Leistungsbereich zu kontrollieren, den Projektoren benötigen. Außerdem sind solche Laser energiehungriger, deutlich größer und liefern eine schlechtere Bildqualität als eine echt grüne Laserdiode.
In den letzten Jahren durchbrachen die Wissenschaftler nicht nur die Grenze zum grünen Licht, sondern erreichten mit ihrer Laserdiode auch eine hohe Leistung und verbesserten weitere wichtige technische Kenngrößen für eine erfolgreiche Massenproduktion. Angesichts ihrer jüngsten Erfolge hoffen die Forscher, dass winzige, leistungsstarke Projektoren für die Jackentasche bald unsere Sicht auf die Welt verändern – mit Laserstrahlen aus Deutschland.