Мир науки: лазерные источники в проекционном телевидении

Мир науки: лазерные источники в проекционном телевидении

В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН завершен очередной этап разработки эффективных лазеров для проекционного телевидения, связанный с созданием создании источников света – одновременно мощных и миниатюрных — для формирования трехцветных (так называемых RGB) пикселей.

Принцип устройства разрабатываемого лазерного телевизора основывается на логическом развитии электронно-лучевого источника света, в котором слой люминофора заменен на полупроводниковый активный слой в микрорезонаторе. Идея лазерной электронно-лучевой трубки принадлежит советским ученым, сотрудникам ФИАН, Н.Г. Басову, О.В. Богданкевичу и А.С. Насибову. Первый советский лазерный дисплей — «Квантоскоп», разработанный в НИИ «Платан» в сотрудничестве с ФИАН, увидел свет в виде готового устройства еще в конце 1980-х годов. В нем использовались три лазерные электроннолучевые трубки, излучающие в красном, зеленом и синем диапазонах спектра. Это был активный дисплей, в котором изображение формировалось внутри источника света. В каждый момент времени лазерный пучок выходил из того места полупроводникового слоя, куда был направлен электронный пучок. Цветное изображение формировалось путем совмещения трех монохромных изображений на большом внешнем экране. Но это было громоздкое устройство, которое требовало охлаждения полупроводникового слоя до низких температур ( -120оС). Нужно было придумать что-то, что позволило бы достигнуть высокой мощности света при комнатной температуре. Вскоре весь мир пошел по другому пути — создания светоклапанного устройства наподобие жидкокристаллического затвора или матрицы микрозеркал. Оба этих устройства сейчас довольно успешно работают, но хорошего источника монохроматического света для этих устройств до сих пор нет.

«Сегодня в мощных проекционных устройствах в качестве источника света используются, в основном, дуговые ксеноновые лампы высокого давления. Но КПД ксеноновых ламп около 1%, если сопоставить мощность, которая идет на получение изображения, и ту, что потребляет лампа. Причина кроется в том, что для получения изображения высокого качества необходимо из сплошного спектра лампы «вырезать» относительно узкие линии трех основных цветов: красного, зеленого и синего свечения, а всю остальную мощность излучения лампы, превращающуюся в тепло, надо отводить», — говорит руководитель работы, заведующий Лабораторией лазеров с катодно-лучевой накачкой, доктор ф.-м.наук Владимир Козловский.

Многие компании-производители уже ищут замену ксеноновым лампам, например, некоторые из них пошли по пути использования светодиодов. Но из-за их относительно низкой яркости (по сравнению с лазерными источниками) создание проекторов с потоком в несколько тысяч люмен потребует использования сложной и дорогой оптической системы. Другие пытаются «обуздать» лазерные источники: еще в 2002 году компания Q-peak продемонстрировала лазерный RGB (Red-Green-Blue) источник на основе удвоения и параметрического преобразования частоты твердотельных лазеров с накачкой излучением лазерных диодов. Первый коммерческий лазерный телевизор компании Mitsubishi, появившийся на рынке в 2008, основывается на мощных лазерных диодах, излучающих в красной и синей области спектра. В качестве источника зеленого излучения там используется вторая гармоника твердотельного лазера с накачкой лазерными диодами. Однако эти системы также не без минусов, и главный из них — высокая стоимость.

«Сегодня считается, что рынок пойдёт в сторону пикопроекторов, то есть проекторов, совмещенных с сотовыми телефонами, — продолжает Владимир Козловский. — Как предполагается, такой проектор будет либо уже встроен в сотовый телефон, либо будет иметь приставку к сотовому телефону. Это значит, что всю информацию с мобильника мы сможем проецировать на любой вид бумаги или, скажем, стену. Но и здесь есть трудности: нужной мощности лазеры уже есть, но они потребляют очень много энергии — ни одна батарейка с ними работать не может. Надо улучшать характеристики этих лазеров — над чем сейчас многие и работают. И все эти работы базируются на разработке полупроводниковых наностуктур с квантовыми ямами или квантовыми точками, которые могли бы работать с высокой эффективностью при малых уровнях накачки. Несмотря на растущий интерес к пикопроекторам, мы считаем, что мощные проекторы не потеряли актуальность, в частности, для рекламы и электронных кинотеатров».

Разработка ФИАН направлена на создание лазеров на полупроводниковых наноструктурах с катодно-лучевой накачкой, состоящих из большого числа тонких слоев — квантовых ям, помещенных в пучности одной из мод оптического резонатора. Благодаря такой структуре решаются многие задачи: работа при повышенной температуре, значительное снижение ускоряющего напряжения (до нескольких киловольт) и увеличение срока службы. Кроме того, структура может быть использована в источниках RGB-излучения для малогабаритных LCD и DMD проекторов. Но основное достоинство таких источников заключается в их низкой стоимости по сравнению с аналогами.

В настоящее время сотрудники ФИАНа совместно с коллегами из Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Центра волоконной оптики РАН, Технологического центра Шеффилдского университета (Англия) и компании Principia LightWorks Inc. (США) достигли достаточно высоких характеристик по эффективности красного лазера (на наноструктуре GaInP/AlGaInP). Предложено несколько эффективных вариантов зеленого и синего лазеров (особые ожидания возлагаются на структуры ZnCdSSe/ZnSSe/GaAs (зеленый свет) и ZnSe/ZnMgSSe/GaAs (синий свет). В лабораторных условиях уже созданы лазерные электронно-лучевые трубки на наноструктурах с мощностью 9 Вт на 640 нм (красный свет), 3 Вт на 535 нм (зеленый свет) и 6 Вт на 458 нм (синий свет). Уровень разработки красной трубки близок к промышленному освоению отпаянных приборов (эффективность 10%), осталось подстроить под этот уровень синюю и зеленую трубки. Это предмет следующего этапа разработки, который уже стартовал.

Источник: nkj.ru

Похожие новости:
Медведев утвердил госпрограмму развития науки и технологий до 2020 года
Председатель правительства РФ Дмитрий Медведев подписал распоряжение об утверждении государственной программы "Развитие науки и технологий" до 2020 года, пишет ИТАР-ТАСС со ссылкой на сообщение пресс-службы российского правительства. Целями госпрограммы являются формирование конкурентоспособного и эффективно функционирующего сектора исследований и разработок ..
2012-12-25 2014 0 Технология
0
Физики передали данные с рекордной скоростью
Международная команда физиков, работающая под руководством специалистов из Калифорнийского технологического института, переправила данные с рекордной скоростью — 339 гигабитов в секунду. Для сравнения: это всё равно, что передать четыре миллиона гигабайтов информации или один миллион полнометражных фильмов за день. Гигантский объём данных ..
2012-11-27 1795 0 Технология
0
Беларусь и Китай создадут центр лазерных технологий
Ученые Беларуси и Китая планируют создать совместный центр научных исследований в области лазерных технологий, сообщила корреспонденту БЕЛТА руководитель белорусского центра научно-технического сотрудничества с провинциями КНР технопарка БНТУ "Политехник" Марина Цивес. Это предусмотрено программой научно-технического сотрудничества ..
2012-05-30 1831 0 Технология
1
В Беларуси готовят концепцию развития наноиндустрии
Концепция формирования и развития наноиндустрии разрабатывается в Беларуси. Об этом сообщил на семинаре-совещании по вопросам развития отрасли начальник управления науки и инновационной политики Министерства экономики Беларуси Дмитрий Крупский. «В настоящее время в Минэкономики Беларуси ведется работа по подготовке проекта ..
2012-04-18 1400 0 Технология
0
Индия начала разрабатывать поезд на солнечной батарее
В ближайшие несколько лет в Индии появится новый поезд, работающий на солнечной энергии. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на слова индийского министра науки и технологий Харша Вардханы. Разработка нового состава осуществляется совместно национальным Объединенным заводом по производству вагонов и филиалом Индийского ..
2015-07-07 1985 0 Технология
0
Красноярские улицы будут освещаться от мини ГЭС
В Красноярске уже в ноябре устаноят первую мини-ГЭС мощностью 5 кВт, которая будет поставалять электричество для уличного освещения. Установят уникальную гидростанцию на острове Татышев. Уникальность этой мини-ГЭС в том, что ей для работы не требуется поток воды. "Существующим зарубежным и российским аналогам требуется ..
2012-11-5 1545 1 Технология
0
Сколтех открыл лабораторию 3D-печати
В Сколковском институте науки и технологий состоялось открытие лаборатории аддитивного производства. Об этом сообщается в пресс-релизе, поступившем в «Ленту.ру».На открытии присутствовали ректор Сколтеха академик РАН Александр Кулешов, представители швейцарской компании Oerlikon, лидера рынка полупроводниковых технологий, и Мюнхенского ..
2017-11-29 4427 0 Технология
0
Кибернетическая медицина в настоящем и будущем
13 августа 2014 года Общественное движение «Россия 2045» организует научно-популярную лекцию доктора биологических наук Александра Фролова на тему «Кибернетическая медицина в настоящем и будущем» о продлении жизни и замене биологических тканей, органов и сенсорных систем искусственными устройствами. Участие ..
2014-08-05 2399 0 Технология
0
В Мурманской области построят приливную электростанцию
В России может быть построена вторая по счету приливная электростанция (ПЭС). Об этом шла речь на выездном заседании комитета Совета Федерации по делам Севера и малочисленных народов, состоявшемся в Мурманской области на Кислогубской ПЭС - единственной на данный момент в РФ приливной электростанции. Выступая на заседании, ..
2011-11-2 2672 0 Технология
0
Суперконденсатор поможет заряжать устройства за секунды
В эту новость сложно поверить, тем не менее, это так. Восемнадцатилетняя девушка изобрела суперконденсатор, который поможет заряжать электронные устройства за считанные секунды. Её зовут Иша Харе и она победила на Международной ярмарке науки и техники Intel, получив за своё изобретение 50 тысяч долларов. Пока ..
2013-05-21 1778 0 Технология
0
Будущее - за пневмолифтами
Необычные «воздушные лифты» презентовали карагандинские ученые. Сделаны они на местном машиностроительном заводе. И как уверяют создатели, аналогов этим подъемникам нет во всем мире, сообщает «31 канал». Внешне пневмолифты похожи на поршень. В них нет привычных канатов и направляющих. Они работают на воздушной подушке. Сначала ..
2011-10-29 2697 0 Технология
0
В Москве открылась Весенняя школа квантовых технологий
В Москве открылась третья Весенняя школа по квантовым технологиям, совместно организованная Сколковским институтом науки и технологий и Российским квантовым центром. Об этом говорится в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру». Лекции по квантовой фотонике, оптомеханике и работе с ультрахолодными атомами прочитают одиннадцать ..
2014-03-17 1215 0 Технология
0
Устройство для анализа крови вживят под кожу
Ученые разработали миниатюрный имплантант, способный выполнить анализ крови и отправить данные врачу через мобильное устройство. Для захвата молекул каждый из датчиков покрыт специфическим ферментом. Теоретически таким образом можно выделить любой белок крови. Однако ..
2013-03-30 1416 0 Технология
0
В Татарстане заложили умный город за $10 млрд
В Татарстане началось строительство "умного" города "Смарт Сити Казань". Об этом сообщает РИА Новости.Комплекс площадью 650 гектаров разместится в трех километрах от международного аэропорта "Казань" и в 15 километрах от столицы республики. "Смарт Сити Казань" будет состоять из четырех основных зон развития: ..
2013-10-4 1545 0 Технология
-1
Побит мировой рекорд скорости беспроводной передачи данных
Ученые из Технологического университета Карлсруэ (Баден-Вюртемберг, Германия) установили новый мировой рекорд передачи информации в беспроводных сетях. При помощи улучшенной технологии, они смогли передать пакет данных со скоростью в 100 гигабит в секунду (на частоте 237,5 ГГц). Достижение сделает высокоскоростной Интернет ..
2013-10-16 2046 3 Технология
0