Pontosság a mini méretben: Új diódalézer-modulok a Raman-analitikához és kvantumszenzorokhoz az űrben

Hullámhosszú-diódás lézerek

Az Optikai Lézer Kiállítás alkalmából a Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), a Funk-torony alatt kiválasztott lézermodulokat mutat be. Ezeket 2014. március 18-tól 20-ig a 12-es csarnok 405-ös standjánál mutatják be. Az FBH többek között egy Raman-spektroszkópiára szánt diódalézert mutat be, amely váltakozva bocsát ki fényt két különböző hullámhosszon. Így a Raman-jel még erős zavaró fény mellett is mérhető, ezáltal a kimutatási határ javul a hagyományos Raman-spektroszkópiahoz képest. Emellett az intézet bemutat egy diódalézermodult kvantumszenzorok működtetéséhez, amelyek például precíziós időméréshez szükségesek. Ez megfelel a magas optikai követelményeknek az atomórák működtetéséhez, és például körülbelül 100-szor kisebb, mint a hagyományos lézerrendszerek.

Az FBH részt vesz a párhuzamosan zajló Amerikai Optikai Társaság tudományos-technikai kongresszusán is. Emellett az intézet által koordinált „Advanced UV for Life” és a „Berlin WideBaSe” kezdeményezéseket a Berlin-Brandenburg közös standján, a 14.1-es csarnokban, a 202-es standnál mutatják be.

Két hullámhosszos diódalézer hordozható Raman-analitikai rendszerekhez

Az FBH bemutat egy újszerű diódalézert a SERDS (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy) technológiához. Ezzel a technológiával számos anyag precízen elemezhető. Az FBH-chip különlegessége, hogy váltakozva két különböző hullámhosszon bocsát ki fényt. Ezeket külön vezérelhető szekciók határozzák meg a lézerben és a rácsban, amelyek a félvezetőchipekbe vannak integrálva. Ennek köszönhetően lehetőség nyílik az extrém gyenge Raman-jelzések mérésére még erős zavaró fény, például nappali fény, szobai világítás vagy próba fluoreszcencia mellett is. Ha egy próba két hullámhosszon van megvilágítva, akkor a Raman-vonalak az ingerlő hullámhosszal követik egymást, míg a zavaró források spektrálisan nem változnak. Így a Raman-jelzések elválaszthatók a zavaró fénytől. Ez a módszer több mint egy nagyságrenddel javítja a hagyományos Raman-spektroszkópia kimutatási határát.

A két hullámhosszos diódalézer potenciális alkalmazása miniaturizált, hordozható lézermérő rendszerek lehetnek Raman-spektroszkópiához. Ezek alkalmasak biológiai minták, például hús, gyümölcs vagy levelek vizsgálatára, és orvosi diagnosztikában is használhatók a bőrön.

Kompakt és robusztus diódalézermodulok kvantumszenzorokhoz az űrben

A hideg atomokon alapuló kvantumszenzorok egyre fontosabbak különböző alkalmazásokban, például precíziós időmérésben, navigációban vagy alapfizikai kérdések vizsgálatában. Az ilyen kvantumszenzorok üzemeltetéséhez eddig teljes optikai laboratóriumra volt szükség – külső használatra vagy akár űrbeli alkalmazásokhoz nem léteztek megfelelő eszközök. Az FBH több éve dolgozik hibrid-integrált, rendkívül robusztus diódalézermodulokon, amelyek mérete kb. 50 x 25 x 15 mm³, és körülbelül 100-szor kisebbek a hagyományos lézerrendszereknél. Ezek a modulok félvezető lézercsipeket és mikrolencséket integrálnak. Magas spektrális stabilitási és tisztasági követelményeknek felelnek meg – az optikai atomórák vonalszélességét akár 1 Hz alá kell csökkenteni. Az FBH például fejlesztett lézermodulokat Bose-Einstein-kondenzációhoz és atominterferometriához, 1 W kimeneti teljesítménnyel. Ezek mechanikus stressz-teszteken 20 gRMS, gyorsulási teszteken pedig 50 g sikeresen túl vannak.