Laser jest mniejszy od drobinki piasku. Pasek laserowy ma 2-3 mikrony szerokości i pół milimetra długości. To cud natury, że z tak małego przyrządu można wydobyć kilka watów światła. Żeby wyprodukować laser potrzeba kilkudziesięciu operacji technologicznych.

Fot: flickr.com / Ripley Engineering / CC

Polacy to potrafią, ale prace odbywają się w skali laboratoryjnej. Większa produkcja wymaga inwestycji i wybudowania fabryki diod laserowych. Mogłaby ona zaspokajać potrzeby w zakresie produkcji projektorów laserowych o doskonałej rozdzielczości, dających feerię czystych barw; superwydajnej komunikacji, a także w przemyśle motoryzacyjnym przy produkcji inteligentnych świateł samochodowych.

Wszystkie zastosowania są jednak odwlekane z roku na rok, bo brakuje podłoży z azotku galu, na których hoduje się struktury epitaksjalne do diod laserowych. Polacy udoskonalają technologię produkcji kryształów azotku galu. Prace badawcze i pilotażową produkcję prowadzą w Polsce firmy TopGaN (spin-off z Instytutu Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk) i Ammono.

- Staramy się, by w Polsce powstał duży przemysł. Na razie tworzymy w Warszawie pilotażową linię produkcyjną. W tej chwili w laboratorium firma produkuje bardzo dobre lasery fioletowo-niebieskie, ale dość drogie, bo wykonywane w małych ilościach. W przemyśle bardzo ważny jest efekt skali, jeżeli coś jest produkowane w milionach sztuk, może kosztować 1 euro, ale w małych ilościach – jest drogie - tłumaczył PAP prof. dr. hab. Michał Leszczyński z Instytutu Wysokich Ciśnień (IWC) PAN.

Polskie diody kupują np. producenci zegarów atomowych, do których potrzeba wyspecjalizowanych laserów o odpowiednich długościach fali i mocach. Takie zegary mogą być stosowane w kosmosie w urządzeniach zsynchronizowanych i komunikujących się ze sobą. Zegary służą również do komunikacji podwodnej, np. w łodziach podwodnych czy rybołówstwie - ponieważ światło niebieskie jest mało pochłaniane przez wodę, a dodatkowo trudno je wykryć echosondą.

Fot: flickr.com / Ripley Engineering / CC

- Polska przed 20 laty była jedynym krajem, gdzie produkowano podłoża. A nie jest to łatwe! Produkcja wymaga bardzo wysokiego ciśnienia – 10 tys. atmosfer, i temperatury 1500 stopni celsjusza. My takie warunki potrafiliśmy stworzyć. I, choć później okazało się, że podłoża azotku galu można robić innymi metodami i metoda wysokociśnieniowa została zarzucona, to trzeba pamiętać, że właśnie z Polski wyszedł impuls, który napędził kolejne technologie - przypomniał profesor.

W 2001 r. dyrektor Instytutu Wysokich Ciśnień (IWC) prof. Sylwester Porowski zdecydował, że warto otworzyć firmę, która będzie kiedyś produkować lasery. Tak powstał TopGaN (od chemicznego symbolu azotku galu - GaN). Technologię wniósł IWC, a 30 mln zł zainwestował prywatny inwestor, Andrzej Kasprowiak. Obecnie firma realizuje ponad 10 grantów, w 2013 r. otrzymała Kryształową Brukselkę za największą liczbę grantów europejskich. TopGaN ściśle współdziała z IWC, gdzie kupiono urządzenia i zorganizowano laboratoria warte ponad 100 mln zł. Kolejne „cegiełki” technologii podłoży były opracowywane częściowo za pieniądze instytutu, częściowo ze środków konsorcyjnych.

Zgodnie z wizją rozwoju technologii realizowaną w firmie TopGaN, fabryka powstanie w Polsce, we współpracy z polskim przemysłem, który chce inwestować w to przedsięwzięcie. Jeśli zostaną dokupione urządzenia, poprawi się nie tylko ilość produkowanych laserów, ale też powtarzalność wykonania. Obecnie wiele czynności trzeba wykonywać ręcznie, np. mycie, proces wymaga też trawienia i litografii, czyli robienia bardzo wąskich ścieżek elektrycznych widocznych tylko pod mikroskopem. W tej sytuacji łatwo o błąd i defekty, które później obniżają sprawność przyrządów zbudowanych z diod.

Linia pilotażowa będzie półprzemysłowym sposobem produkcji, który daje powtarzalne wyniki i np. pół miliona sztuk rocznie. Taka linia będzie konstruowana mniej więcej przez trzy lata, a za dwa lata zostanie podjęta decyzja, czy Polska wybuduje fabrykę. Zdaniem prof. Leszczyńskiego to ewenement na skalę polską, że udało się stworzyć tak liczną grupę ludzi, blisko 70 osób, którzy pracują nad jednym celem. Wykonują oni badania, które później opisują w pracach doktorskich, wzbogacając dorobek nauki polskiej.

(PAP - Nauka w Polsce)