Teljesítményképes mikromodulok és új típusú rácstechnológia vörös diódalézerek esetében

Pulz-Lézersystem_PLS_1000

Rot-emittierender_Diodenlaser

2-Wellenlängen_Diodenlaser

A FBH bemutatja a Laser World of Photonics szakkiállításon különböző miniatürizált lézerforrásokat és vörös spektrális tartományra szánt diódalézereket, amelyek egy új hálózatechnológiát alkalmaznak a hullámhossz-választáshoz.

A Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) kompakt, hibrid-integrált diódalézermodulokon keresztül számos alkalmazást tesz elérhetővé. Az „Alleskönner” rugalmasan optimalizálhatóak az igények szerint, az anyaganalitikától, érzékelő technológiától vagy kijelzőtechnológiától kezdve az anyagmegmunkálásig.

Szemre szabott, rugalmas pikosekundumos fényimpulzusforrás PLS 1000

A PLS 1000 segítségével az FBH egy rendkívül hatékony, pulzáló lézerforrást mutat be, amely saját fejlesztésű optikai és elektronikus félvezető alkatrészeken alapul. A lézerrendszer ultrarövid fényimpulzusokat, 10 pikosekundumnál rövidebb időtartamot biztosít, és szabadon választható követőfrekvenciákat kínál Hertz-től egészen megahertzig. A pulzushatáserő több mint 20 watt. Ezekkel a tulajdonságokkal ez a kompakt lézer rendszer ideális anyagmegmunkálási alkalmazásokhoz – különösen szálerősítők társaságában –, biomedikai vizsgálatokhoz fluoreszcencia spektroszkópia alapú vizsgálatokhoz, valamint mobil LIDAR rendszerekhez a közeli tartományban. Az új rendszer félvezető alkatrészekkel van felszerelve 1064 nanométer (nm) hullámhosszon, de rugalmasan átállítható más hullámhosszokra is. Egy módus-kapcsolt lézert tartalmaz, amely körülbelül 4 gigahertz ismétlési rátával működik, innovatív impulzusválasztó koncepcióval és erősítővel. Az elektronikus vezérlés, amely a FBH által kifejlesztett gallium-nitrid tranzisztorokat használja, még gyorsabbá teszi a rendszert. Ez biztosítja a stabil és felhasználóbarát működést. A PLS 1000 manuálisan vagy számítógép által vezérelhető, és rugalmasan választható ki egyedi impulzustól több egymást követő impulzusig ( burst mód).

Újszerű hálózatechnológia vörös-emittáló diódalézerekben

A spektrálisan stabilizált diódalézerek hullámhossztartománya 630 nm-től 680 nm-ig nagy érdeklődésre tart számot anyaganalitikai és hosszúságmérési alkalmazásokban. A gázlézerek, mint például a hélium-neon (HeNe) és a kripton lézerek, hosszú ideje elérhetőek, és már számos mérési módszerben beépültek a vörös spektrális tartományban. Az új fejlesztésű diódalézerek ezen a spektrális területen kiválthatják ezeket a gázlégzéseket, lehetővé téve kompaktabb mérőberendezések alkalmazását. Ezeknek a monolitikus diódalézereknek a sugárzása, melyekbe integrált hálózat van a hullámhossz stabilizálására, rugalmasan állítható bizonyos hullámhosszokra, és egyszerűen modulálható teljesítmény és hullámhossz szerint. Emellett jelentős fejlesztések várhatók a már meglévő mérési módszerekben, és lehetőség nyílik új alkalmazásokra is. A kulcsfontosságú technológiai lépés az volt, hogy felületi Bragg-reflektort integráltak vörös-emittáló diódalézerekbe. Az FBH által már alkalmazott módszer, amely a közeli-infravörös spektrális tartományban működik, magasabb rendű felületi hálózatokat használ, és a standard i-line lézeres lézeres litográfián, valamint hagyományos reaktív ion-bevonáson alapul alacsony hőmérsékleten. Ezáltal az FBH rugalmas folyamatot alakított ki a spektrálisan stabil vörös-emittáló diódalézerek gyártására, amely alkalmas nagy tételszámú gyártásra is.

Ezen hálózatechnológia alkalmazásai többek között a HeNe lézerek helyettesítése diódalézerekkel lézermetriai alkalmazásokban. 1 MHz alatti vonalszélesség, 14 mW optikai kimeneti teljesítmény mellett már demonstrálták – ez több mint 100 méteres koherencianagyságot jelent, ami sok alkalmazásban már elegendő.

A hálózatechnológia előnyeit a spektroszkópiai alkalmazások is élvezik, amelyekben az FBH több éve dolgozik. A Raman-spektroszkópiával sok anyagot lehet precízen elemezni. Ha egy mintát monokromatikus lézerfénnyel világítunk meg, az az anyagtól függően különböző módon verődik vissza. Ezek a spektrálisan eltolódott jelek minden molekula esetében olyan egyediek, mint egy ujjlenyomat. Azonban a Raman-jeleket gyakran elnyomja egy sok mérettel erősebb fluoreszcens jel. Itt nyújt megoldást a Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS). Ha a mintát két szorosan egymáshoz közeli hullámhosszon gerjesztjük, a Raman-vonalak spektrális helyzete megváltozik – a fluoreszcens jel azonban alig változik. Mindkét Raman-spektrum egyszerű kivonásával elválaszthatóak a Raman-jelek a zajtól. Ezt a funkciót a legújabb hálózatechnológia lehetővé teszi, hogy egyetlen lézerchipeken valósítsák meg. A hullámhosszak körülbelül 671 nm-en vannak, és mindössze 0,5 nm távolságra vannak egymástól. A SERDS alkalmazása ott releváns, ahol sok zaj van, például fluoreszcencia esetén. Ez különösen érinti a biológiai mintákat, mint a hús, gyümölcsök, levelek vagy orvosi diagnosztikát a bőrön.

Kiállítás a „Laser World of Photonics” rendezvényen

Ezt és más fejlesztéseket az FBH a világ legnagyobb lézeres szakkiállításán, a Laser World of Photonics-on mutatja be, a C1 csarnok 312-es standján, 2013. május 13-16. között Münchenben, valamint az ahhoz kapcsolódó szakmai konferencián, a CLEO Europe-on.