El Instituto Ferdinand-Braun presenta novedades en láseres en Photonics West 2025

Amplificador de potencia de oscilador maestro miniaturizado (MOPA) con aislador óptico interpuesto, montado en disipador de calor CCP3. (Imagen: FBH/P. Immerz) / Amplificador de potencia de oscilador maestro (MOPA) con aislador óptico interpuesto montado en disipador de calor CCP3. ©FBH/P. Immerz

Módulo de láser de diodo de alta potencia - Dos de estos módulos apilados están integrados en la cabeza láser Samba. Esta cabeza láser proporciona una potencia de salida continua de 1 kW y se utiliza en la fabricación aditiva. (Imagen: FBH/P. Immerz) / Submódulo de láser de diodo de alta potencia - Dos de estos módulos apilados están integrados en la cabeza láser Samba, proporcionando una potencia de salida continua de 1 kW, utilizado para la fabricación aditiva. ©FBH/P. Immerz

El instituto de Berlín desarrolla láseres de diodo a medida para su uso en industria, medicina y tecnologías cuánticas – desde el chip hasta el prototipo. En Photonics West 2025 en San Francisco (EE.UU.), el Instituto Ferdinand-Braun, Instituto Leibniz para Tecnología de Alta Frecuencia (FBH), presenta láseres de diodo rediseñados y mejorados – en la feria en el Pabellón Alemán y en las conferencias acompañantes.

En Photonics West 2025 en San Francisco (EE.UU.), el Instituto Ferdinand-Braun, Instituto Leibniz para Tecnología de Alta Frecuencia (FBH), presenta láseres de diodo rediseñados y mejorados. El FBH se presenta tanto en la feria (del 28 al 30 de enero de 2025) como en las conferencias acompañantes (del 25 al 30 de enero de 2025) con 18 ponencias científicas. En el stand 4205-18 en el Pabellón Alemán, el instituto muestra toda su gama de servicios – desde el diseño hasta el desarrollo de chips, módulos y prototipos. Además de fuentes de luz basadas en semiconductores mejoradas, el FBH presenta módulos de luz cuántica innovadores y el potente sistema láser de diodo directo "Samba".

En una ponencia invitada, un equipo del FBH informa sobre investigaciones espectroscópicas Raman con sus láseres de diodo de doble longitud de onda de 785 nanómetros (nm). Se investigaron textiles teñidos y no teñidos, así como plásticos negros mediante la espectroscopía de diferencia Raman con excitación desplazada (SERDS). El método muestra su potencial para la industria del reciclaje. Los materiales analizados pudieron identificarse claramente mediante SERDS, un paso hacia una clasificación y reciclaje eficientes.

Entre las exposiciones se incluyen:

Potentes láseres de diodo monolíticos estabilizados por rejilla para fabricación industrial y fusión por láser

Gracias a mejoras en el nivel del chip y en la técnica de ensamblaje y conexión, el FBH ha logrado avances significativos en sus láseres de diodo. La potencia de salida y la eficiencia de los láseres monolíticos estabilizados por rejilla aptos para uso industrial se han incrementado, y se han proporcionado nuevas longitudes de onda por primera vez. Entre otros logros, el instituto alcanzó en colaboración con el socio industrial Trumpf valores récord para láseres de diodo de 880 nm. Estos alcanzaron potencias de salida en modo continuo de hasta 26 vatios con una anchura espectral de 1 nm, a partir de emisores individuales estabilizados por rejilla (DBR) de 885 nm con una anchura de banda de 200 micrómetros. Se espera que pronto se utilicen como barras láser de próxima generación en láseres de fabricación industrial para excitar láseres de estado sólido Nd:YAG. Estos láseres de diodo también sientan las bases para futuras aplicaciones pulsadas que requieren altas potencias extremas, como los láseres de bombeo para generación de energía mediante fusión láser, donde los láseres estabilizados por rejilla en el rango de 870 a 885 nm desempeñan un papel importante.

El corazón del sistema láser "Samba" presentado también son módulos de láser de diodo que emiten altas potencias a 780 nm. Dos de estos módulos, formados por apilamientos de emisores individuales de 1,2 milímetros (mm) de apertura, conocidos como "stacks", se integran en la cabeza láser compacta "Samba". Esto permite escalar la potencia a un kilovatio en modo continuo, que incide en la pieza en un haz láser preciso de solo 1 mm de diámetro. Este sistema de láser de diodo directo se integra en un brazo robótico y se utiliza para la fabricación aditiva eficiente de aluminio en el procesamiento láser de alambre industrial. Debido a la mayor absorción a 780 nm, los láseres de diodo FBH desarrollados para este proceso son hasta cuatro veces más eficientes que los láseres convencionales utilizados a 1030 nm. El proceso se demuestra inicialmente mediante un proceso de recubrimiento con alambre láser, en el que se fabrican paredes laterales de trenes de alta velocidad con peso significativamente reducido. Gracias a su tamaño compacto, también permite fabricar componentes complejos. El sistema novedoso no requiere fibra óptica, por lo que es menos propenso a errores. Además, la longitud de onda puede ajustarse según la absorción del material deseado.

Módulos de luz cuántica – Análisis, sensórica e imagenología con fotones entrelazados

El FBH desarrolla módulos de luz cuántica basados en pares de fotones entrelazados, que tienen múltiples aplicaciones. En la feria, el instituto presenta uno de sus módulos de sensor miniaturizado. Este módulo es un elemento clave de un sistema móvil que, por primera vez, analizará microplásticos in situ en cuerpos de agua. Las mediciones se realizan exclusivamente en el rango del infrarrojo cercano (NIR). No se necesitan detectores ni fuentes de radiación en el infrarrojo medio (MIR). Esto permite reducir costes, ya que los detectores y cámaras en el rango NIR son más económicos que en el MIR. Con este sistema, también se pueden detectar plásticos específicos en concentraciones y tamaños mínimos.

Para sus módulos de luz cuántica, el FBH integra láseres de diodo innovadores con otros componentes en un espacio muy reducido. Un intenso haz láser incide en un cristal óptico no lineal, que provoca que los fotones del haz se descompongan en pares entrelazados, cada uno con longitudes de onda diferentes. El fotón con longitud de onda MIR se dirige a una muestra y de regreso al módulo sensor. El fotón con longitud de onda NIR permanece en el módulo. Tras el intercambio de información entre los dos fotones, solo se analizan los fotones NIR. Este método es adecuado para aplicaciones en medicina, metrología, microscopía y análisis ambiental.

Amplificadores de potencia con oscilador maestro de excelentes propiedades ópticas

Investigadores del FBH han desarrollado un oscilador maestro miniaturizado (MOPA) que proporciona una alta potencia óptica de más de ocho vatios en modo continuo, con una anchura espectral menor de 100 MHz y una calidad de haz alta (M² < 2). Este puede usarse en diversas aplicaciones, desde medicina y metrología hasta física cuántica. Gracias a sus dimensiones reducidas de solo 25 x 25 mm², permite dispositivos compactos y portátiles. Para proteger el MOPA de retroalimentación óptica, está equipado con un aislador óptico miniaturizado. El MO se estabiliza espectralmente mediante un reflector de Bragg distribuido (DBR) interno, y para el amplificador de potencia (PA) se ha seleccionado un amplificador trapezoidal. La montura compacta CCP3 se puede integrar fácilmente en sistemas de medición. Opcionalmente, el MOPA también puede integrarse en una carcasa cerrada tipo mariposa. Las longitudes de onda son ajustables de forma flexible en el rango de 620 a 1180 nm.