Átfogó szakértelem és teljes értékteremtés, a technológiafejlesztéstől a teljes rendszerig

Az aktuális diódalézer- és UV-LED-technológia néhány kiválasztott fejlesztését a Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) mutatja be a Münchenben megrendezett „Laser World of Photonics” szakkiállításon 2015. június 22-25. között. A saját házon belüli teljes értékteremtési láncnak köszönhetően az FBH egyedi igényekre szabott diódalézerekkel számos alkalmazási területen nyújt megoldásokat: anyaganalitikától, szenzorikától vagy kijelzőtechnológiától kezdve az anyagmegmunkálásig – az igények szerint a rugalmas „mindentudókat” célzottan lehet optimalizálni. Egyre inkább az FBH az útját járja a kész készülékig, amelyben a fejlesztéseket az adott alkalmazásban tesztelik. Az FBH a „High Power and High Brightness Semiconductor Laser Diodes and Applications” rövid kurzusával, valamint több előadással és poszterrel képviselteti magát a kísérő konferencián, a CLEO Europe-on is.

Modul növényvilágítás UV-B-LED-ekkel

Az FBH az UV-B és UV-C spektrális tartományban fejleszti az LED-technológiát a chiptől a kész sugárzó modulig. Az alkalmazások között szerepel az orvosi diagnosztika és fluoreszcens spektroszkópia, a lakkok keményítése és fertőtlenítés. Egy másik felhasználási terület a növényvilágítás, amelyhez az FBH egy olyan modult fejlesztett ki és gyártott, amely lehetővé teszi az UV-B fény specifikus hullámhosszon történő besugárzását. Ebben az esetben körülbelül 310 nm-es hullámhosszon működő LED-eket használnak, hogy serkentsék bizonyos növények egészségvédő másodlagos anyagtermelését. A megvilágítás intenzitását rugalmasan lehet 0 és 100% között beállítani. Az új módszert sikeresen tesztelték a Leibniz Intézet Zöldség- és Dísznövénytermesztés (IGZ e.V.) kísérleteiben. Egy kiállítási modul megtekinthető a standnál.

Jelek szétválasztása: Két hullámhosszon működő diódalézerek Raman-spektroszkópiához

A miniaturizált, hordozható lézerrendszerek alkalmazására a Raman-spektroszkópiában az FBH új típusú diódalézereket fejlesztett ki. A lézerek csak egy chipen belül váltogatva bocsátanak ki fényt két különböző állandó hullámhosszon. Ezeket a hullámhosszakat a félvezető chipbe beépített rácsok határozzák meg, és külön vezérelhető szekciókon keresztül választhatók ki a lézerben. Az innovatív diódalézer-chipet a SERDS-technológiához (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy) használják, amely lehetővé teszi Raman-spektrumok mérését erősen fluoreszkáló környezetben és nappali fény mellett is. Ezzel a módszerrel a Raman-jelek elválaszthatók a zavaró háttérjelektől. Emellett a SERDS a hagyományos Raman-spektroszkópiához képest több mint egy nagyságrenddel javítja a detektálási határértéket. A rizsszemméretű, monolitikus fényforrásokra alapozva az FBH most egy SERDS-kompatibilis, kompakt mérőfejet valósított meg, amely a lézermutató méretében van. Ez az optikai egység elsőként nyújt alapot egy miniaturizált és sokoldalúan alkalmazható SERDS-spektroszkópiás rendszerhez, amely a jövőben helyszíni mérésre kerülhet különböző biztonsági vagy egészségügyi területeken, például a biológiában, orvostudományban, élelmiszer-ellenőrzésben és gyógyszerészetben. Alkalmazások az abszorpciós spektroszkópiában és a terahertzes sugárzás előállításában is elképzelhetők.

Egyszerű rendszerintegráció optikai szálcsatlakozással – FaBriDi

A nagy fényerősségű lézersugárzás könnyű integrálása különböző rendszerekbe és egyszerű alkalmazásuk érdekében az újonnan kifejlesztett, ipari felhasználásra szánt, száloptikával összekötött demonstrátorok célja. Ennek eredményeként hatékony és kompakt lézerfényforrások állnak rendelkezésre a közeli infravörös spektrális tartományban, amelyek diffrakciómentes és spektrálisan keskeny sávszélességű sugárzást bocsátanak ki több wattos teljesítmény mellett (folyamatos működés). Többek között a szilárdtestlézerek pumpálására és a frekvencia megduplázására használják őket. A mikromodul egy 10 cm2 alapterületen belül integrálja a 1064 nm-es Distributed Bragg Reflector (DBR) trapezlézert, egy mikróptikai rendszert, amelyet szubmikrométeres pontossággal szereltek fel, valamint hőmérséklet-stabilizáló komponenseket. Emellett egy egymódú szálkimenet található FC/APC szabványos csatlakozóval.

Nagyobb fényerő és kimeneti teljesítmény diódalézerekben és bárokban

Az intézet magas fényerősségű diódalézereket fejleszt különböző kialakításokban, 630 nm-től 1180 nm-ig terjedő hullámhossztartományban. Így az egyes emitterek 90 µm-es csík szélességgel 3,5 W/mm-mrad fényerőt érnek el világszerte. Még szűkebb csíkok esetén 30 µm-es nyílásokból akár 4–5 W/mm-mrad is elérhető – ez szintén világrekord. Gyors mintázatgyártás, az úgynevezett Rapid Prototyping érdekében DBR Ridge Waveguide (RW) tömböket fejlesztettek ki, amelyek akár 24 egyedileg címezhető emittert képesek szállítani, hullámhossz-különbségük > 0,3 nm, spektrális szélességük pedig < 1 pm. További tevékenységek célja a hatékonyság, megbízhatóság és kimeneti teljesítmény folyamatos növelése. Egy továbbfejlesztett vertikális kialakításnak és fejlettebb szerkezetnek köszönhetően a 940 nm-es lézerbárok -70°C-on (203 K) 2 kW csúcs teljesítményt nyújtanak báronként, 200 µs-es impulzusidővel. Ilyen teljesítményekhez eddig legalább négy egymásra helyezett bárral volt szükség.