В САЩ намериха заместител на полупроводниковите лазери – специални microLED с дебелина на човешки косъм

Изследователи от Калифорнийския университет в Санта Барбара (UCSB) са разработили свръхмалки светодиоди (microLED), чийто диаметър не надвишава ширината на човешки косъм (около 100 µm). Тези устройства, базирани на галиев нитрид са специално проектирани със странично разпределени отражатели. Тази структура значително подобрява насочеността на излъчването и ефективността на светлинния поток както във въздуха, така и през субстрата.

Въпросното изследване, което е публикувано в престижното списание Optical Express е ръководено от експерти в областта на светодиодите, сред които е и носителят на Нобелова награда Шуджи Накамура. В сравнение с конвенционалните микросветлодиоди новите устройства показват впечатляващ ръст на производителността: оптичната мощност от страна на въздуха се е увеличила с около 20%, от страна на субстрата – с повече от 130%, електрическата ефективност се е увеличила с 35%, а общата ефективност – с 46%.

Освен това ъгълът на отклонение на LED лъча е намален с около 30%, което прави излъчването много по-насочено и близко до свойствата на лазер. Важно е да се отбележи, че демонстрираните подобрени характеристики на излъчване са постигнати без използването на сложни системи за охлаждане, което отличава технологията от традиционните лазери, за които често е необходимо допълнително охлаждане в центровете за данни.

Основното предимство на предложените microLED с дебелина на косъм е потенциалната им способност да заменят лазерите в приложенията за оптична комуникация на къси разстояния, особено в центровете за данни.

Там лазерните системи за пренос страдат от прегряване, висока консумация на енергия и проблеми с надеждността, докато предложените светодиоди работят при по-високи температури, консумират по-малко енергия и са по-лесни за интегриране. Технологията може да намери приложение и в ултраярки и тънки дисплеи, системи за разширена и виртуална реалност (AR/VR), където се изисква компактен и енергийно ефективен източник на светлина.

Разработката проправя пътя към по-евтини, по-надеждни и мащабируеми оптични комуникационни системи с малък обсег на действие. Макар че за пълното заместване на лазерите ще са необходими допълнителни подобрения на ефективността и разработване на технология за масово производство, резултатите вече показват, че правилно проектираните microLED могат да се конкурират с лазерите в редица важни практически приложения.