Komplexní know-how a úplná tvorba hodnot, od vývoje technologií po kompletní systém

Výběr aktuálních vývojů a novinek v oblasti diodových laserů a UV-LED diod (LED) představuje Ferdinand-Braun-Institut, Leibnizův institut pro vysokofrekvenční techniku (FBH), na odborném veletrhu „Laser World of Photonics“ v Mnichově od 22. do 25. června 2015. Díky plnému řetězci hodnot v rámci vlastního domu FBH s přizpůsobenými diodovými lasery umožňuje široké spektrum různých aplikací: od analýzy materiálů, senzoriky nebo zobrazovacích technologií až po zpracování materiálů – podle požadavků lze flexibilní „všeuměly“ cíleně optimalizovat. Postupně FBH směřuje k výrobě hotových zařízení, s nimiž jsou vývoje v příslušné oblasti testovány. FBH je na doprovodné konferenci CLEO Europe rovněž zastoupen prostřednictvím krátkého kurzu „High Power and High Brightness Semiconductor Laser Diodes and Applications“ a několika přednášek a posterů.

Modul pro osvětlení rostlin UV-B-LED

FBH vyvíjí LED technologii v UV-B a UV-C spektrálním rozsahu od čipu až po hotový modul svítidla. Aplikace sahají od lékařské diagnostiky a fluorescenční spektroskopie po vytvrzování laků a dezinfekci. Dalším oborem použití je osvětlení rostlin, pro které FBH vyvinulo a vyrobilo modul umožňující ozáření UV-B světlem s konkrétní vlnovou délkou. V tomto případě jsou využívány LED diody s vlnovou délkou kolem 310 nm, které stimulují produkci zdraví podporujících sekundárních rostlinných látek v určitých rostlinách. Intenzita osvětlení může být flexibilně nastavena od 0 do 100 %. Nová metoda byla úspěšně testována v experimentech na Leibnizově institutu pro pěstování zeleniny a okrasných rostlin (IGZ e.V.). Ukázkový modul je k vidění na stánku výstavy.

Oddělování signálů: Diodové lasery s dvěma vlnovými délkami pro Ramanovu spektroskopii

Pro použití v miniaturizovaných, přenosných laserových měřicích systémech pro aplikace v Ramanově spektroskopii vyvinulo FBH inovativní diodové lasery. Lasery emitují střídavě světlo na dvou různých pevných vlnových délkách na jediném čipu. Tyto jsou stanoveny mřížkami, které jsou implementovány v polovodičovém čipu, a mohou být vybírány pomocí samostatně ovládaných sekcí v laseru. Inovativní čip diodového laseru je využíván pro technologii SERDS (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy), která umožňuje měření Ramanových spekter i v silně fluoreskujícím prostředí a za denního světla. Tím lze extrahovat Ramanova signály od rušivých pozadí. Navíc lze pomocí SERDS zvýšit detekční práh oproti běžné Ramanově spektroskopii o více než řád. Na základě zrnkových, monolitických světelných zdrojů na úrovni čipu byl nyní FBH realizován kompaktní měřicí hlava vhodná pro SERDS ve velikosti laserového ukazovátka. Tento optický modul poskytuje poprvé základ pro miniaturizovaný a univerzálně použitelný systém Ramanovy spektroskopie SERDS, který bude v budoucnu využíván pro měření na místě v různých oblastech bezpečnosti nebo zdraví, například v biologii, medicíně, kontrole potravin nebo farmacii. Možné jsou také aplikace v absorpční spektroskopii a při vytváření terahertzového záření.

Jednoduchá systémová integrace pomocí optického vláknového připojení – FaBriDi

Vysoce výkonné laserové záření snadno integrovat do různých systémů a jednoduše používat, na to cílí nově vyvinuté demonstrující zařízení s vláknovým připojením pro průmyslové použití. Díky tomu jsou k dispozici účinné a kompaktní zdroje laserového světla pro blízký infračervený spektrální rozsah, které emitují brzdově omezené a spektrálně úzce pásmové paprsky v multiwattovém výkonovém rozsahu (trvalý provoz). Mezi jejich použití patří například pumpování pevnolátkových laserů a frekvenční dvojnásobení. Mikromodul integruje na základní ploše menší než 10 cm2 laserový čip typu 1064 nm s distribuovaným Braggovým odrazem (DBR), mikrooptický systém s montáží s přesností pod mikrometr a komponenty stabilizující teplotu. K tomu je připojen výstup s jednofázovým vláknem s konektorem FC/APC.

Více jasu a výkonu u diodových laserů a svazků

Institut vyvíjí vysoce výkonné diodové lasery v různých konstrukčních provedeních v rozsahu vlnových délek od 630 nm do 1180 nm. Takže jednotlivé emitory s šířkou pásu 90 µm dosahují s výkonem 3,5 W/mm-mrad špičkových hodnot jasu po celém světě. U ještě užších pásů bylo z apertur o velikosti 30 µm dosaženo dokonce 4…5 W/mm-mrad – rovněž světový rekord. Pro rychlou výrobu vzorových dílů, tzv. rychlý prototypování, byly vyvinuty pole DBR Ridge Waveguide (RW), které dodávají až 24 individuálně adresovatelných emitů s odstupem vlnových délek > 0,3 nm a spektrální šířkou < 1 pm. Další aktivity směřují k neustálé optimalizaci účinnosti, spolehlivosti a výkonu diodových laserů a svazků. Díky dále vyvinutému vertikálnímu designu a vylepšené konstrukci dodávají laserové svazky s vlnovou délkou 940 nm při teplotách -70 °C (203 K) špičkový výkon 2 kW na svazek s pulzovou délkou 200 µs. Pro takové výkony byly dosud nutné alespoň čtyři vrstvy složené z jednotlivých svazků.