Extrêmement polyvalent – FBH propose des lasers à diodes sur mesure, du composant au système

Une sélection des développements actuels en matière de lasers à diodes et de LEDs UV est présentée par l'Institut Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), lors du salon professionnel « Laser World of Photonics » à Munich du 26 au 29 juin 2017. L'institut offre toute la chaîne de valeur ajoutée en interne : de la conception aux puces, jusqu'aux modules — et de plus en plus jusqu'au dispositif fini. Sur le stand, on peut notamment voir une source de lumière picoseconde contrôlée par ordinateur unique, qui délivre des impulsions très précises dans les domaines picosecondes et nanosecondes, ainsi qu'un module de pompage avec des puissances de sortie en kW à partir de la fibre. Les applications des sources lumineuses FBH sont variées et vont de la technologie médicale, la métrologie de précision et la détection à la fabrication de matériaux. De plus, l'FBH présente un démonstrateur avec des LEDs UV-C pour la désinfection de l'eau. Les LEDs ont été développées dans le cadre du consortium « Advanced UV for Life », dirigé par le FBH, qui est également présenté sur le stand.

Source de lumière pulsée tout-en-un flexible PLS 1030

Avec sa gamme PLS, le FBH propose des sources de faisceau laser uniques, qui délivrent des impulsions très précises dans les domaines picosecondes et nanosecondes avec des énergies en nanojoules. L'énergie, la largeur, l'espacement des impulsions ainsi que la fréquence de répétition peuvent être ajustés de manière flexible. Le système laser offre des fréquences de succession choisies librement, allant de Hertz jusqu'au mégahertz, et des pics de puissance d'impulsion allant jusqu'à 50 watts. Les sources utilisent des lasers à diodes sur mesure pour la génération d'impulsions, combinés à des composants RF optimisés pour la commande — deux compétences clés de l'institut. Le système tout-en-un peut être commandé par ordinateur pour plusieurs modes d'impulsion et s'intègre facilement dans divers systèmes laser. Il émet à une longueur d'onde de 1030 nm, mais peut être facilement transféré à d'autres longueurs d'onde. Il convient ainsi à des applications telles que la fabrication de matériaux, les investigations biomédicales et les systèmes LIDAR mobiles. Le PLS 1030 a été conçu conjointement par des experts en lasers et en circuits avec des ingénieurs du centre de développement interne, qui développe des prototypes industriels et conviviaux. Cela permet aux entreprises d'accéder plus facilement aux résultats à la pointe de la recherche.

Lasers à diodes efficaces pour des applications avec des puissances dans la gamme du kilowatt

L'institut développe des lasers à diodes très brillants dans diverses formes de construction, dans la gamme de longueurs d'onde de 630 nm à 1180 nm. Les activités du FBH visent à optimiser continuellement l'efficacité, la fiabilité et la puissance de sortie des lasers à diodes et des barres. Récemment, des barres laser avec un résonateur de 6 mm de long et une ouverture de 10 mm ont atteint des puissances de sortie de 1 kW. Leur efficacité de conversion était de 63 % — des résultats détaillés sont présentés lors du CLEO. L'avantage des barres avec de telles cavités longues réside dans leur résistance thermique et électrique ultrabasse ; elles conviennent donc parfaitement au fonctionnement en continu dans la gamme du kilowatt. De telles sources sont particulièrement attractives pour des applications industrielles et scientifiques de haute puissance, comme la fabrication de matériaux. Elles sont utilisées comme sources de pompage pour des lasers à solide ou à fibre ou directement en application.

Les innovations du FBH en matière de conception de puces et de technologie, ainsi que dans la technologie d'assemblage et la conception de modules, permettent également de faire progresser le pompage de systèmes à solide. À cette fin, de nouvelles puces à très grande ouverture de 1,2 mm ont été intégrées dans des empilements innovants refroidis par côté. Elles sont particulièrement adaptées au fonctionnement pulsé avec un rapport de marche à 20 %. Les faisceaux individuels des émetteurs sont combinés en empilements pour former un faisceau à haute densité d'énergie, puis couplés dans une fibre. Ainsi, un système laser de pompage offrant une haute puissance, une bonne efficacité et un rapport de marche élevé est désormais disponible. Des lasers à solide de classe haute énergie récents peuvent être efficacement pompés optiquement avec cette technologie. Un module de laser de pompage avec une puissance de pointe de 6 kW et un rendement électro-optique de 50 % est présenté par le FBH sur son stand.

Puissance de sortie encore augmentée pour les lasers en trapèze à haute brillance

Les lasers en trapèze fournissent de hautes puissances optiques de sortie tout en conservant une excellente qualité de faisceau. Le FBH a réussi à augmenter leur puissance de sortie. Au lieu de 8 W jusqu'ici, avec une limite de diffraction dans la gamme spectrale de 980 nm à 1120 nm, les nouveaux lasers en trapèze de 1030 nm atteignent jusqu'à 10,3 W de puissance de sortie limitée par diffraction. Cela représente 76 % de la puissance lumineuse émise. Cela a été rendu possible grâce à une optimisation supplémentaire du filtrage des modes spatiaux latéraux ainsi que du réseau interne à sélection de longueur d'onde. Ces derniers assurent une largeur spectrale de l'émission laser d'environ 22 pm sur toute la plage de puissance. Ainsi, ce type de laser à diodes est également adapté à des applications exigeantes telles que la conversion de fréquence non linéaire.