Précision au format miniature : nouveaux modules de diodes laser pour l'analyse Raman et les capteurs quantiques dans l'espace

Laser à diode à longueurs d'onde

À l'occasion du salon professionnel Laser Optics, l'Institut Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), présente une sélection de modules laser sous la tour radio. Ceux-ci seront exposés du 18 au 20 mars 2014 au stand 405 dans la Halle 12. Le FBH montre notamment un laser à diode pour la spectroscopie Raman, qui émet alternativement de la lumière à deux longueurs d'onde différentes. Ainsi, le signal Raman peut également être mesuré en présence de lumière parasite intense, améliorant ainsi la limite de détection par rapport à la spectroscopie Raman conventionnelle. De plus, l'institut présente un module laser à diode pour le fonctionnement de capteurs quantiques, nécessaires par exemple pour des mesures de temps de précision. Il répond aux exigences optiques élevées pour le fonctionnement dans des horloges atomiques et est environ 100 fois plus petit que les systèmes laser traditionnels.

L'FBH est également représenté lors du congrès scientifique et technique organisé parallèlement par l'Optical Society of America. De plus, les initiatives coordonnées par l'institut « Advanced UV for Life » et « Berlin WideBaSe » sont présentées sur le stand commun Berlin-Brandenburg, Halle 14.1, stand 202.

Lasers à diode à deux longueurs d'onde pour systèmes portables d'analyse Raman

L'FBH présente un nouveau laser à diode pour la spectroscopie Raman par différence d'excitation décalée (SERDS). Grâce à cette technologie, de nombreuses substances peuvent être analysées avec précision. La particularité de la puce du FBH est qu'elle émet alternativement de la lumière à deux longueurs d'onde différentes. Celles-ci sont définies via des sections contrôlables séparément dans le laser et un réseau, intégrés dans la puce semi-conductrice. Cela permet de mesurer les signaux Raman extrêmement faibles même en présence de lumière parasite forte – comme la lumière du jour, l'éclairage intérieur ou la fluorescence des échantillons. En irradiant un échantillon à deux longueurs d'onde, les lignes Raman de la longueur d'onde d'excitation suivent, tandis que les sources de bruit spectrales ne changent pas. De cette manière, il est possible de distinguer les signaux Raman du bruit parasitaire. La limite de détection par rapport à la spectroscopie Raman conventionnelle peut ainsi être améliorée d'au moins un ordre de grandeur.

Une application potentielle du laser à diode à deux longueurs d'onde est la miniaturisation de systèmes de mesure laser portables pour la spectroscopie Raman. Ils sont adaptés à l'examen d'échantillons biologiques tels que la viande, les fruits ou les feuilles, et peuvent également être utilisés pour le diagnostic médical de la peau.

Modules laser à diode compacts et robustes pour capteurs quantiques dans l'espace

Les capteurs quantiques basés sur des atomes refroidis prennent de l'importance pour diverses applications, telles que la mesure du temps de précision, la navigation ou les questions de physique fondamentale. Jusqu'à présent, leur fonctionnement nécessitait un laboratoire optique complet – aucun dispositif adapté n'existait pour une utilisation en extérieur ou dans l'espace. Depuis plusieurs années, l'FBH travaille sur des modules laser hybrides intégrés, très robustes, dont la forme est d'environ 50 x 25 x 15 mm³, soit environ 100 fois plus petit que les systèmes laser traditionnels. Ces modules intègrent des puces laser à semi-conducteurs et des micro-lentilles. Ils répondent aux exigences élevées en termes de stabilité spectrale et de pureté – la largeur de ligne pour les horloges atomiques doit être réduite à moins de 1 Hz. L'FBH a notamment développé des modules laser pour la condensation de Bose-Einstein et l'interférométrie atomique, avec des puissances de sortie de 1 W. Ils ont réussi avec succès des tests de résistance mécanique jusqu'à 20 gRMS et des tests d'accélération jusqu'à 50 g.