Ferdinand-Braun-Institut představuje několik nových vývojů na Laser Optics Berlin

Ferdinand-Braun-Institut představuje několik nových vývojů na Laser Optics Berlin

Halovélasové lasery se v oblasti spolehlivosti, miniaturizace, vysokého výkonu a vysoké účinnosti stále více uplatňují v různých laserových aplikacích. Odborná akce a výstavou je Laser Optics Berlin, která se koná od 22. do 24. března 2010 pod funkcí věže. Doprovodný kongres představuje úzké propojení vědy a praxe v oboru laserové optiky. Na svém stánku (hala 18, stánek 404) i na kongresu představí Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) různé novinky:

Kompaktní laserové systémy pro displeje

Na cestě k laserové televizi nebo k výrazně menším laserovým displejům pro planetária a letecké simulátory dosáhli vědci z FBH velkého pokroku: Koncepce sestavení hybridního systému byla úspěšně demonstrována při vlnové délce 488 nanometrů (nm), což je zavedená vlnová délka pro různé spektroskopické aplikace, ale také pro displeje. Pomocí frekvenčního dvojnásobení je infračervené laserové světlo při 976 nm přeměněno na modré světlo pomocí nelineárního krystalu – vlnová délka se tím zkracuje na 488 nm. Dosud tento koncept zabíral přibližně jeden metr čtvereční laboratoře, nyní byl zmenšen na velikost zápalkové krabičky. Modul je stabilní při změnách teploty a vlnové délky a je to demonstrační zařízení, které lze flexibilně přenášet na všechny potřebné vlnové délky.

Při miniaturizaci laboratorního uspořádání – modul měří pouze cca 25x10x50 mm – je výstupní výkon udržován na konstantě jeden watt – odborník hovoří o nízkohlasitém stálém výkonu. Takové hybridní diodové laserové systémy jsou sestaveny z různých sestav, přičemž velmi přesná montáž mikrooptik představuje zvláštní výzvu. Zhruba hráškově velké čočky musí být nastavovány s přesností lepší než jeden mikrometr (µm). To vyžaduje mimořádnou přesnost v „jemných“ rozměrech, protože 1 µm odpovídá přibližně pětině průměru lidského vlasu. Druhým kritickým bodem je termické řízení uspořádání. Krystal, který je potřebný pro frekvenční dvojnásobení a tím i pro přeměnu laserového paprsku na viditelné světlo, pracuje při 50 °C, zatímco laser při pokojové teplotě. Obě teploty musí být přísně odděleny: laser nesmí být přehřát a teplota krystalu musí být nastavena s přesností na 0,1 °C, protože i nejmenší odchylky by vedly ke ztrátě výkonu přes 50 %.

V dalším kroku je nyní plánováno přenesení konceptu na lasery, které emitují modré světlo při vlnové délce 460 nm a zelené světlo při 530 nm – což jsou optimální vlnové délky pro technologii displejů. Pumplasery potřebné pro tento uspořádání s vlnovými délkami 920 nm pro modré a 1060 nm pro zelené lasery již byly vyvinuty.

Pulsní výběrník pro ultrakrátké světelné impulzy

Další novinkou z FBH je pulsní výběrník, inovativní koncept, při kterém lze „vybrat“ jednotlivé pulzy z vysokofrekvenčních impulzních sledů krátkovlnného laseru. Laserové systémy s pulsními výběrníky mohou být například využity v laserové úpravě materiálů, při biomedicínských vyšetřovacích technikách založených na fluorescenční spektroskopii a při laserové vzdálenostní měření. Pulsní výběrník je kompaktní modul založený čistě na polovodičové technologii, který dokáže generovat ultrakrátké světelné impulzy menší než deset pikosekund s téměř libovolnými následnými frekvencemi od kilohertzů až po 100 megahertzů. Koncept využívá jak na míru navržený design pro vedení světla z technologie vysokovýkonných diodových laserů, tak optimalizované vysokofrekvenční (HF) komponenty z galliumnitridové elektroniky. Pulsní výběrník tak ideálně spojuje HF technologii a elektroniku s vývojem vysokovýkonných diodových laserů, což jsou klíčové kompetence Ferdinand-Braun-Institut.

Vysoce účinné diodové lasery s extrémně úzkým spektrem

FBH na Laser Optics Berlin také představí vysoce účinné a výkonné diodové lasery. Vyvinuly se DFB širokopásmové diodové lasery, jejichž optický výkon je více než dvojnásobný oproti dosud nejvýkonnějším DFB laserům. Poprvé na světě bylo z jednoho 100 µm širokého laserového pruhu dosaženo výkonů přes 10 wattů v spektrálním rozsahu výrazně menším než jeden nanometr. Lasery mají zároveň vysokou konverzní účinnost: podíl elektrické energie přeměněné na světlo dosahuje až 58 procent, což je těsně pod úrovní konvenčních vysokovýkonných diodových laserů, které však obvykle mají výrazně širší spektrální šířku 2 až 3 nm. Tyto nové diodové lasery jsou cenově dostupnou možností pro laserové zdroje s vysokým optickým výkonem a úzkým spektrem. Otevírají možnosti použití v nových vysokovýkonných laserových systémech využívajících vlněnkovou multiplexaci ke zlepšení kvality paprsku – přičemž různé vlnové délky lze lépe sloučit do jednoho bodu pomocí spektrálně selektivního prvku, což činí systémy výkonnější. Další možností použití jsou vysoce účinné pumpovací lasery s úzkým spektrálním liniovým profilem. Pumpovací lasery jsou například potřebné jako napájecí lasery pro vláknové a pevnolátkové lasery v oblasti zpracování materiálů.

Obrázek: Kompaktní laserový modul pro technologii displejů (C)FBH