Modules microperformants et nouvelle technologie de grille pour les lasers à diodes rouges

Système laser pulsé_PLS_1000

Diode laser émetteur de rouge

2-longueurs d'onde_des diodes laser

Le FBH présente lors du salon professionnel Laser World of Photonics diverses sources de rayonnement laser miniaturisées ainsi que des lasers à diodes pour le spectre rouge, utilisant une nouvelle technologie de réseau pour la sélection de la longueur d’onde.

Avec des modules laser à diodes compacts et intégrés de manière hybride, l’Institut Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), ouvre la voie à de nombreuses applications. Les « tous-ensembles » flexibles peuvent être optimisés en fonction des exigences, de l’analyse de matériaux, de la détection ou de la technologie d’affichage jusqu’au traitement de matériaux.

Source de impulsions lumineuses picosecondes sur mesure et flexible PLS 1000

Avec la PLS 1000, le FBH présente une source de rayonnement laser pulsé très efficace, basée sur des composants semi-conducteurs optiques et électroniques développés en interne. Le système laser fournit des impulsions lumineuses ultracourtes inférieures à 10 picosecondes et offre des fréquences de suivi choisies librement, allant de Hertz à plusieurs mégahertz. La puissance de pointe des impulsions dépasse 20 watts. Grâce à ces caractéristiques, le système laser compact est idéal pour des applications dans le traitement des matériaux – notamment en association avec des fibres renforcées –, pour des investigations biomédicales basées sur la spectroscopie de fluorescence, et pour des systèmes LIDAR mobiles pour la proximité. Le système innovant est équipé de composants semi-conducteurs pour la longueur d’onde de 1064 nanomètres (nm), mais peut être facilement adapté à d’autres longueurs d’onde. Il se compose d’un laser couplé en mode avec une fréquence de répétition d’environ 4 gigahertz, d’un concept innovant de sélectionneur d’impulsions, ainsi que d’un amplificateur. Une commande électronique utilisant des transistors en nitrure de gallium, développés au FBH, rend le système encore plus rapide. Cela garantit un fonctionnement stable et convivial. La PLS 1000 peut être utilisée manuellement ou contrôlée par ordinateur, et sélectionne de manière flexible entre un seul pulse et plusieurs pulses consécutifs (mode burst).

Nouvelle technologie de réseau pour les lasers à diodes émettant en rouge

Les lasers à diodes stabilisés spectralement dans la plage de longueurs d’onde de 630 nm à 680 nm sont d’un grand intérêt pour l’analyse de matériaux et la métrologie de longueur. Les lasers à gaz tels que le laser à hélium-neon (HeNe) et le krypton sont disponibles depuis de nombreuses années et ont déjà établi de nombreuses méthodes de mesure dans le spectre rouge. Les nouveaux lasers à diodes développés dans cette gamme de spectre peuvent remplacer ces lasers à gaz et permettre un équipement de mesure plus compact. La radiation de ces lasers à diodes monolithiques avec réseau intégré pour la stabilisation de la longueur d’onde peut être ajustée de manière flexible à des longueurs d’onde spécifiques et modulée simplement en termes de puissance et de longueur d’onde. De plus, des améliorations significatives sont attendues dans les méthodes de mesure établies, et de nouvelles méthodes deviennent possibles. La étape technologique clé a été l’intégration de réflecteurs de Bragg de surface dans les lasers à diodes émettant en rouge. La méthode déjà établie au FBH pour la gamme spectrale proche infrarouge utilise des réseaux de surface d’ordre supérieur et repose sur la lithographie standard i-line et le dépôt réactif d’ions à basse température. Ainsi, le FBH dispose d’un procédé flexible pour la réalisation de lasers à diodes émettant en rouge, dont la stabilité spectrale est assurée, et qui convient également à la fabrication en série.

Les applications de cette technologie de réseau visent notamment à remplacer les lasers HeNe par des lasers à diodes dans la métrologie laser. Des largeurs de ligne inférieures à 1 MHz ont été démontrées avec une puissance optique de 14 mW – ce qui correspond à une longueur cohérente de plus de 100 mètres, déjà suffisante pour de nombreuses applications.

Les avantages de cette technologie de réseau profitent également aux applications spectroscopiques en détection, auxquelles le FBH travaille depuis plusieurs années. La spectroscopie Raman permet une analyse précise de nombreuses substances. Lorsqu’on illumine un échantillon avec une lumière laser monochromatique, celle-ci est diffusée différemment selon la substance. Ces signatures spectrales décalées sont aussi uniques qu’empreinte digitale pour chaque molécule. Cependant, les signaux Raman sont souvent masqués par un signal de fluorescence plusieurs ordres de grandeur plus fort. La Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS) offre une solution. En excitant l’échantillon avec deux longueurs d’onde proches, la position spectrale des lignes Raman change – le signal de fluorescence varie peu. La simple soustraction des deux spectres Raman permet de séparer les signaux Raman du bruit. Cette fonctionnalité peut désormais être implémentée dans une seule puce laser grâce à la nouvelle technologie de réseau. Les longueurs d’onde sont autour de 671 nm et ne diffèrent que de 0,5 nm. Les applications de la SERDS concernent notamment les situations où beaucoup de bruit, comme la fluorescence, est présent. Cela concerne en particulier les échantillons biologiques tels que la viande, les fruits, les feuilles ou encore le diagnostic médical de la peau.

Stand d’exposition au salon « Laser World of Photonics »

Ces développements et d’autres seront présentés par le Ferdinand-Braun-Institut lors du salon mondial Laser World of Photonics, Hall C1 Stand 312, du 13 au 16 mai 2013 à Munich, ainsi que lors de la conférence spécialisée associée CLEO Europe.