Halbleiterlaser setzen sich im Hinblick auf
Zuverlässigkeit, Miniaturisierung, hohe Leistungen und hohe Effizienzen in
immer mehr Laseranwendungen durch. Branchentreffpunkt und Leistungsschau ist
die Laser Optics Berlin, die vom 22. - 24. März 2010 unter dem Funkturm
stattfindet. Der begleitende Kongress steht für die enge Verzahnung von
Wissenschaft und Anwendung in der Laser-Optik-Branche.
An seinem Messestand
(Halle 18, Stand 404) wie auch auf dem Kongress stellt das
Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)
verschiedene Neuentwicklungen vor:
Kompake Lasersysteme für
Displays
Auf dem Weg zum Laserfernsehen oder hin zu deutlich kleineren
Laserdisplays für Planetarien und Flugsimulatoren sind die Wissenschaftler am
FBH ein großes Stück vorangekommen: Das Aufbaukonzept eines hybriden Systems
wurde bei 488 Nanometern (nm), einer etablierten Wellenlänge für verschiedene
spektroskopische Anwendungen aber auch für Displays, erfolgreich demonstriert.
Mittels Frequenzverdoppelung wird dabei infrarotes Laserlicht bei 976 nm über
einen nichtlinearen Kristall in blaues Licht umgewandelt – die Wellenlänge halbiert
sich dadurch auf 488 nm. Bislang brauchte dieses Konzept in etwa einen
Quadratmeter Laborfläche, nun wurde es auf die Größe einer Streichholzschachtel
miniaturisiert. Das Modul läuft temperatur- und wellenlängenstabil und ist ein
Demonstrator, der flexibel auf alle benötigten Wellenlängen übertragen werden
kann.
Bei der Miniaturisierung des
Laboraufbaus – das Modul misst nur ca. 25x10x50 mm – wird die Ausgangsleistung
von einem Watt konstant gehalten – der Experte spricht von rauscharmer
Dauerstrichleistung. Solche hybriden Diodenlasersysteme
sind aus unterschiedlichen Baugruppen aufgebaut, bei denen die hochpräzise Montage der
Mikrooptiken eine besondere Herausforderung darstellt. Die etwa erbsengroßen
Linsen müssen mit einer Genauigkeit von besser als ein Mikrometer (µm) justiert
werden. Das verlangt eine außerordentliche Präzision in „haarigen“
Größenordnungen, denn 1 µm entspricht in etwa einem Fünfzigstel des
Durchmessers eines menschlichen Haares. Ein zweiter kritischer Punkt ist das
thermische Management des Aufbaus. Der Kristall, der für die
Frequenzverdopplung und damit für die Umwandlung des Laserstrahls in sichtbares
Licht benötigt wird, arbeitet bei 50°C, der Laser jedoch bei Zimmertemperatur.
Beide Temperaturen müssen strikt voneinander getrennt werden: Der Laser darf
sich nicht erwärmen und die Temperatur des Kristalls muss auf 0,1°C genau
eingestellt werden, da schon kleinste Abweichungen zu Leistungseinbußen von
mehr als 50% führen würden.
Im nächsten Schritt steht nun die
Übertragung des Konzepts auf Laser an, die blaues Licht bei einer Wellenlänge
von 460 nm und grünes Licht bei 530 nm emittieren – dies sind die für die
Displaytechnologie optimalen Wellenlängen. Die für den Aufbau benötigten
Pumplaser mit Wellenlängen von 920 nm für blaue bzw. 1060 nm für grüne Laser
wurden bereits entwickelt.
Pulspicker für ultrakurze Lichtimpulse
Eine weitere Neuentwicklung aus dem FBH
ist der Pulspicker, ein neuartiges Konzept, bei dem einzelne Pulse aus den
hochfrequenten Impulsfolgen eines Kurzpulslasers „herausgepickt“ werden können.
Lasersysteme mit Pulspickern können beispielsweise in der
Lasermaterialbearbeitung, bei biomedizinischen Untersuchungstechniken auf der
Basis der Fluoreszenzspektroskopie und der Laserentfernungsmessung eingesetzt werden.
Mit dem Pulspicker steht ein kompaktes Modul auf rein halbleitertechnologischer
Basis zur Verfügung, das ultrakurze Lichtimpulse kleiner als zehn Pikosekunden
mit nahezu beliebigen Folgefrequenzen vom Kilohertz- bis in den
100-Megahertz-Bereich bereitstellen kann. Das Konzept nutzt sowohl ein
maßgeschneidertes Design für die Lichtführung aus der Technologie für
Hochleistungsdiodenlaser als auch optimierte Hochfrequenz (HF)-Komponenten der
Galliumnitrid-Elektronik. Der Pulspicker vereint somit in idealer Weise
HF-Technologie und Elektronik mit der Entwicklung von
Hochleistungsdiodenlasern, beides sind Kernkompetenzen am
Ferdinand-Braun-Institut.
Hocheffiziente Diodenlaser mit extrem schmalem Spektrum
Das FBH
stellt auf der Laser Optics Berlin zudem hocheffiziente und leistungsstarke
Diodenlaser vor. So wurden DFB-Breitstreifen-Diodenlaser entwickelt, deren optische Leistung gegenüber den
leistungsstärksten bisher verfügbaren DFB-Lasern mehr als verdoppelt wurde.
Weltweit erstmalig wurden aus einem 100 µm
breiten Laserstreifen Leistungen von mehr als 10 Watt in einem Spektralbereich
deutlich kleiner als ein Nanometer erzielt. Die Laser besitzen zugleich eine
hohe Konversionseffizienz: Der Anteil an elektrischer Energie, der in Licht
umgewandelt wird, beträgt bis zu 58 Prozent und liegt damit knapp unter dem
konventioneller Hochleistungsdiodenlaser, die jedoch typischerweise eine
deutlich größere spektrale Breite von 2 bis 3 nm haben. Die neuartigen
Diodenlaser sind eine kostengünstige Option für Laserstrahlquellen mit hoher
optischer Leistung und schmalem Spektrum. Sie erschließen
Anwendungsmöglichkeiten für neue Hochleistungslasersysteme, die
Wellenlängenmultiplex zur Verbesserung der Strahlqualität nutzen – dabei können
verschiedene Wellenlängen über ein wellenlängenselektives Element besser auf
einen Punkt überlagert werden, die Systeme werden leistungsfähiger. Eine
weitere Anwendungsmöglichkeit sind besonders effiziente Pumplaser mit einer
schmalen spektralen Linienbreite. Pumplaser werden als Anregungslaser von Faser- und
Festkörperlasern beispielsweise in der Materialbearbeitung benötigt.
Gerne schicken wir Ihnen die zugehörigen Pressefotos zu. Weitere Pressebilder finden Sie hier zum Download: http://www.fbh-berlin.de/presse/bilderservice.
Bitte beachten Sie das Copyright.
Hocheffiziente und extrem schmalbandige DFB-Laser aus dem FBH.
Copyright: FBH/schurian.com
Pulspicker zur präzisen Selektion einzelner Laserimpulse.
Copyright: FBH/Immerz
Kontakt:
| Petra Immerz, E-Mail Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik Gustav-Kirchhoff-Straße 4, 12489 Berlin, Tel.: (030) 6392-2626 |
