Amplio conocimiento y creación de valor completa, desde el desarrollo tecnológico hasta el sistema completo

Una selección de los desarrollos actuales en diodos láser y LEDs UV (diodos emisores de luz) presenta el Instituto Ferdinand-Braun, Instituto Leibniz para la tecnología de altas frecuencias (FBH), en la feria especializada "Laser World of Photonics" en Múnich del 22 al 25 de junio de 2015. Gracias a la cadena de valor completa en su propia casa, el FBH abre un abanico de aplicaciones muy variadas con diodos láser a medida: desde análisis de materiales, sensores o tecnología de pantallas hasta el procesamiento de materiales; según los requisitos, los "todoterrenos" flexibles pueden optimizarse de manera específica. Cada vez más, el FBH sigue el camino hasta el dispositivo final, con el que se prueban los desarrollos en la aplicación respectiva. El FBH también está representado en la conferencia acompañante CLEO Europe con el curso corto "Diodos láser semiconductores de alta potencia y alta brillantez y sus aplicaciones", así como con varias ponencias y carteles.

Módulo para iluminación de plantas con LEDs UV-B

El FBH desarrolla la tecnología LED en el rango espectral UV-B y UV-C, desde el chip hasta el módulo de radiación terminado. Las aplicaciones van desde diagnósticos médicos y espectroscopía de fluorescencia hasta endurecimiento de lacas y desinfección. Otra área de aplicación es la iluminación de plantas, para la cual el FBH ha desarrollado y fabricado un módulo que permite la irradiación con luz UV-B de una longitud de onda específica. En este caso, se utilizan LEDs con longitudes de onda alrededor de 310 nm para estimular la producción de compuestos secundarios beneficiosos para la salud en ciertas plantas. La intensidad de la iluminación puede ajustarse de manera flexible entre 0 y 100%. El método innovador ha sido probado con éxito en experimentos en el Instituto Leibniz para el cultivo de hortalizas y plantas ornamentales (IGZ e.V.). Se puede ver un módulo de exhibición en el stand de la feria.

Señales separadas: diodos láser de doble longitud de onda para espectroscopía Raman

Para su uso en sistemas de medición láser miniaturizados y portátiles para aplicaciones en espectroscopía Raman, el FBH ha desarrollado diodos láser innovadores. Los láseres emiten luz alternadamente en solo un chip en dos longitudes de onda fijas diferentes. Estas se establecen mediante rejillas implementadas en el semiconductor y pueden seleccionarse a través de secciones controlables por separado en el láser. El innovador chip de diodo láser se utiliza para la tecnología SERDS (Espectroscopía de diferencia de Raman con excitación desplazada), que permite mediciones de espectros Raman incluso en entornos con fluorescencia intensa y a la luz del día. Con esto, se pueden extraer señales Raman de señales de fondo perturbadoras. Además, con SERDS, el límite de detección puede mejorarse en más de un orden de magnitud en comparación con la espectroscopía Raman convencional. Basándose en fuentes de luz monolíticas de tamaño de grano de arroz a nivel de chip, el FBH ha realizado un cabezal de medición compacto compatible con SERDS, del tamaño de un puntero láser. Esta óptica proporciona por primera vez la base para un sistema de espectroscopía SERDS miniaturizado y versátil, que en el futuro se utilizará para mediciones in situ en diversos ámbitos relacionados con la seguridad o la salud en biología, medicina, control de alimentos y farmacia. También son posibles aplicaciones en espectroscopía de absorción y en la generación de radiación terahercio.

Integración sencilla del sistema mediante conexión de fibra óptica – FaBriDi

Para integrar de manera sencilla y sin complicaciones la radiación láser de alta brillantez en diferentes sistemas y facilitar su uso, se han desarrollado demostradores acoplados por fibra para uso industrial. Esto proporciona fuentes de luz láser eficientes y compactas para el rango espectral del infrarrojo cercano, que emiten radiación estrecha en banda y limitada por difracción en el rango de potencia multiwatt (funcionamiento continuo). Entre otros usos, se emplean para el bombeo de láseres de estado sólido y para la duplicación de frecuencia. El micromódulo integra en una superficie inferior a 10 cm² un láser trapezoidal de reflector de Bragg distribuido (DBR) de 1064 nm, un sistema de microóptica montado con precisión submicrométrica y componentes estabilizadores de temperatura. Además, cuenta con una salida de fibra de modo único con un conector estándar FC/APC.

Mayor brillo y potencia de salida en diodos láser y barras

El instituto desarrolla diodos láser de alto brillo en diversas configuraciones, en el rango de longitudes de onda de 630 nm a 1180 nm. Así, emisores individuales con una anchura de banda de 90 µm alcanzan valores máximos mundiales de brillo de 3,5 W/mm-mrad. Para bandas aún más estrechas, se lograron valores de 4...5 W/mm-mrad en aperturas de 30 µm, también un récord mundial. Para la fabricación rápida de componentes prototipo, se han desarrollado matrices de arrays de guías de onda en cresta DBR (Ridge Waveguide, RW), que proporcionan hasta 24 emisores individualmente direccionables con una separación de longitud de onda superior a 0,3 nm y una anchura espectral inferior a 1 pm. Otras actividades se centran en mejorar continuamente la eficiencia, fiabilidad y potencia de salida de los diodos láser y las barras. Gracias a un diseño vertical avanzado y a una estructura mejorada, las barras láser de 940 nm entregan 2 kW de potencia máxima por barra a temperaturas de -70°C (203 K), con una duración de pulso de 200 µs. Para estas potencias, anteriormente era necesario apilar al menos cuatro barras individuales.