Conoscenza approfondita e creazione di valore completa, dallo sviluppo tecnologico al sistema completo

Una selezione delle attuali innovazioni e sviluppi nel campo dei laser a diodi e LED UV si presenta presso l'Istituto Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) alla fiera specializzata "Laser World of Photonics" a Monaco dal 22 al 25 giugno 2015. Grazie alla catena del valore completa interna, l'FBH apre con laser a diodi su misura una vasta gamma di applicazioni: dall'analisi dei materiali, sensori o tecnologia display fino alla lavorazione dei materiali — a seconda delle esigenze, i "tuttofare" flessibili possono essere ottimizzati miratamente. Sempre più, l'FBH percorre la strada fino al dispositivo finito, con cui vengono testate le innovazioni nelle rispettive applicazioni. L'FBH è rappresentato con il Short Course "High Power and High Brightness Semiconductor Laser Diodes and Applications" e con diversi interventi e poster anche alla conferenza parallela CLEO Europe.

Modulo per l'illuminazione delle piante con LED UV-B

L'FBH sviluppa la tecnologia LED nel spettro UV-B e UV-C, dal chip al modulo di emissione finito. Le applicazioni vanno dalla diagnostica medica e spettroscopia a fluorescenza fino alla indurimento di vernici e alla disinfezione. Un altro campo di impiego è l'illuminazione delle piante, per la quale l'FBH ha sviluppato e realizzato un modulo che permette l'irradiazione con luce UV-B di lunghezza d'onda specifica. In questo caso, vengono utilizzati LED a lunghezze d'onda intorno ai 310 nm per stimolare la produzione di sostanze secondarie benefiche per la salute in determinate piante. L'intensità dell'illuminazione può essere regolata in modo flessibile tra 0 e 100%. La nuova tecnologia è stata testata con successo in esperimenti presso l'Istituto Leibniz per la coltivazione di ortaggi e piante ornamentali (IGZ e.V.). Un modulo espositivo è visibile allo stand.

Separare i segnali: laser a diodi a doppia lunghezza d'onda per la spettroscopia Raman

Per l'uso in sistemi di misurazione laser miniaturizzati e portatili per applicazioni in spettroscopia Raman, l'FBH ha sviluppato laser a diodi innovativi. I laser emettono alternatamente luce su due lunghezze d'onda fisse diverse, su un singolo chip. Queste sono definite tramite reticoli implementati nel semiconduttore e possono essere selezionate tramite sezioni del laser controllabili separatamente. Il chip laser innovativo viene utilizzato per la tecnologia SERDS (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy), che permette misurazioni di spettri Raman anche in ambienti fortemente fluorescenti e sotto luce diurna. Con questa tecnologia, i segnali Raman possono essere estratti da segnali di sfondo disturbanti. Inoltre, con SERDS, il limite di rilevabilità può essere migliorato di oltre un ordine di grandezza rispetto alla spettroscopia Raman tradizionale. Basato su sorgenti di luce monolitiche di dimensioni simili a un chicco di riso, l'FBH ha realizzato un compatto sistema di misura SERDS, delle dimensioni di un puntatore laser. Questa optode rappresenta per la prima volta la base per un sistema di spettroscopia SERDS miniaturizzato e versatile, che in futuro potrà essere impiegato per misurazioni sul campo in vari settori di sicurezza e salute come biologia, medicina, controllo alimentare e farmacia. Sono inoltre possibili applicazioni in spettroscopia di assorbimento e nella generazione di radiazioni terahertz.

Integrazione semplice del sistema tramite connessione in fibra ottica – FaBriDi

Per integrare facilmente e senza complicazioni la potente emissione laser in vari sistemi, sono stati sviluppati dimostratori con fibra ottica per l'uso industriale. Questi forniscono fonti di luce laser efficienti e compatte per il spettro vicino infrarosso, che emettono radiazione limitata da diffrazione e a banda stretta nel range di potenza multi-watt (funzionamento continuo). Tra le applicazioni ci sono il pumping di laser a stato solido e la doppia frequenza. Il micromodulo integra su una superficie inferiore a 10 cm2 un laser trapezoidale a riflettore di Bragg distribuito a 1064 nm, un sistema ottico micro-montato con precisione sub-micrometrica e componenti per la stabilizzazione della temperatura. A ciò si aggiunge un'uscita fibra a modo singolo con connettore standard FC/APC.

Maggiore brillantezza e potenza di uscita nei laser a diodi e barrette

L'istituto sviluppa laser a diodi altamente brillanti in varie configurazioni, con lunghezze d'onda da 630 nm a 1180 nm. Emettitrici singole con una larghezza di striscia di 90 µm raggiungono valori di punta di brillantezza di 3,5 W/mm-mrad. Con strisce ancora più strette, sono stati ottenuti da aperture di 30 µm anche 4…5 W/mm-mrad — un record mondiale. Per la produzione rapida di prototipi, sono stati sviluppati array di Ridge Waveguide (RW) DBR, che forniscono fino a 24 emettitori individualmente indirizzabili con una distanza tra le lunghezze d'onda superiore a 0,3 nm e una larghezza spettrale inferiore a 1 pm. Altre attività mirano a ottimizzare costantemente efficienza, affidabilità e potenza di uscita di laser a diodi e barrette. Grazie a un design verticale migliorato e a una struttura perfezionata, le barrette laser a 940 nm forniscono, a temperature di -70°C (203 K), una potenza di picco di 2 kW per barretta, con una durata di impulso di 200 µs. Per tali prestazioni, fino a poco tempo fa erano necessari almeno quattro barrette impilate.