El Ferdinand-Braun-Institut presenta varias innovaciones en Laser Optics Berlin

El Instituto Ferdinand-Braun presenta varias innovaciones en Laser Optics Berlin

Los láseres de semiconductores se están imponiendo en cada vez más aplicaciones láser en términos de fiabilidad, miniaturización, altas potencias y altas eficiencias. El punto de encuentro y exhibición de rendimiento es la Laser Optics Berlin, que se celebrará del 22 al 24 de marzo de 2010 bajo el funicular. El congreso adjunto representa la estrecha colaboración entre ciencia y aplicación en la industria de la óptica láser. En su stand (Halle 18, Stand 404) y también en el congreso, el Instituto Ferdinand-Braun, Instituto Leibniz para tecnología de frecuencias ultra altas (FBH), presenta varios desarrollos innovadores:

Sistemas láser compactos para pantallas

En el camino hacia la televisión láser o hacia pantallas láser mucho más pequeñas para planetarios y simuladores de vuelo, los científicos del FBH han avanzado mucho: se ha demostrado con éxito el concepto de construcción de un sistema híbrido a una longitud de onda de 488 nanómetros (nm), una longitud de onda establecida para diversas aplicaciones espectroscópicas, pero también para pantallas. Mediante doblez de frecuencia, la luz láser infrarroja a 976 nm se convierte en luz azul a través de un cristal no lineal, dividiendo la longitud de onda a la mitad a 488 nm. Hasta ahora, este concepto requería aproximadamente un metro cuadrado de espacio de laboratorio; ahora, se ha miniaturizado al tamaño de una caja de cerillas. El módulo funciona de manera estable en temperatura y longitud de onda y es un demostrador que puede adaptarse de forma flexible a todas las longitudes de onda necesarias.

En la miniaturización del montaje de laboratorio —el módulo mide solo aproximadamente 25x10x50 mm— se mantiene la potencia de salida en un vatio constante, el experto habla de potencia continua de bajo ruido. Estos sistemas híbridos de láser de diodo están construidos a partir de diferentes componentes, donde el montaje de microópticas de alta precisión representa un desafío especial. Las lentes, del tamaño de una pasa, deben ajustarse con una precisión mejor que un micrómetro (µm). Esto requiere una precisión extraordinaria en rangos de tamaño muy pequeños, ya que 1 µm equivale aproximadamente a la cincuentaava parte del diámetro de un cabello humano. Otro punto crítico es la gestión térmica del montaje. El cristal, necesario para la doblez de frecuencia y, por tanto, para convertir el haz láser en luz visible, trabaja a 50°C, mientras que el láser funciona a temperatura ambiente. Ambas temperaturas deben mantenerse estrictamente separadas: el láser no debe calentarse y la temperatura del cristal debe ajustarse con una precisión de 0,1°C, ya que incluso pequeñas desviaciones pueden reducir la potencia en más del 50%.

El siguiente paso es la transferencia del concepto a láseres que emitan luz azul a una longitud de onda de 460 nm y luz verde a 530 nm, que son las longitudes de onda óptimas para la tecnología de pantallas. Los láseres de bombeo necesarios para la construcción, con longitudes de onda de 920 nm para láseres azules y 1060 nm para láseres verdes, ya han sido desarrollados.

Selector de pulsos para impulsos de luz ultracortos

Otra innovación del FBH es el selector de pulsos, un concepto novedoso que permite "seleccionar" pulsos individuales de las secuencias de impulsos de alta frecuencia de un láser de pulsos cortos. Los sistemas láser con selectores de pulsos pueden utilizarse, por ejemplo, en el procesamiento de materiales láser, en técnicas de investigación biomédica basadas en espectroscopía de fluorescencia y en medición de distancia láser. Con el selector de pulsos, se dispone de un módulo compacto basado en tecnología de semiconductores, que puede proporcionar impulsos de luz ultracortos menores de diez picosegundos con frecuencias de repetición casi arbitrarias, desde kilohertz hasta 100 megahertz. El concepto utiliza tanto un diseño a medida para la conducción de luz, basado en tecnología de láseres de diodo de alta potencia, como componentes de alta frecuencia (HF) optimizados de la electrónica de nitruro de galio. El selector de pulsos combina de manera ideal la tecnología HF y la electrónica con el desarrollo de láseres de diodo de alta potencia, ambas competencias principales del Instituto Ferdinand-Braun.

Los láseres de diodo de alta eficiencia con espectro extremadamente estrecho

El FBH también presenta en la Laser Optics Berlin láseres de diodo de alta eficiencia y potencia. Se han desarrollado láseres DFB de banda ancha, cuya potencia óptica se ha más que duplicado en comparación con los láseres DFB más potentes disponibles hasta ahora. Por primera vez en el mundo, se han logrado potencias superiores a 10 vatios en una tira láser de 100 µm de ancho en un rango espectral significativamente menor que un nanómetro. Los láseres también poseen una alta eficiencia de conversión: la proporción de energía eléctrica convertida en luz alcanza hasta el 58%, situándose por debajo de los láseres de diodo de alta potencia convencionales, que típicamente tienen un ancho espectral de 2 a 3 nm. Los nuevos láseres de diodo son una opción económica para fuentes de láser con alta potencia óptica y espectro estrecho. Abren posibilidades de aplicación para nuevos sistemas láser de alta potencia que utilizan multiplexación de longitud de onda para mejorar la calidad del haz, permitiendo que diferentes longitudes de onda se superpongan mejor en un punto mediante un elemento selectivo de longitud de onda, haciendo que los sistemas sean más potentes. Otra posible aplicación son los pumes láser de alta eficiencia con línea espectral estrecha. Los láseres de bombeo se utilizan como láseres de excitación en láseres de fibra y sólidos, por ejemplo, en el procesamiento de materiales.

Imagen: Módulo láser compacto para tecnología de pantallas (C)FBH