Estremamente versatile – FBH offre laser a diodi su misura, dal chip al sistema

Una selezione delle più recenti innovazioni e sviluppi nei laser a diodi e LED UV sarà presentata dall'Istituto Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), alla fiera "Laser World of Photonics" a Monaco dal 26 al 29 giugno 2017. L'istituto offre l'intera catena del valore nel proprio stabilimento: dal design ai chip fino ai moduli – e sempre più fino al dispositivo finito. Allo stand sono visibili tra l'altro una sorgente luminosa a picosecondi controllata da computer, che fornisce impulsi di alta precisione nel range picosecondi e nanosecondi, e un modulo di pompaggio con potenze di uscita in kW dal fibra. Le applicazioni delle sorgenti luminose FBH sono molteplici e spaziano dalla tecnologia medica, metrologia di precisione e sensoristica fino alla lavorazione dei materiali. Inoltre, l'FBH presenta un dimostratore con LED UV-C per la disinfezione dell'acqua. I LED sono stati sviluppati nell'ambito del consorzio "Advanced UV for Life", guidato dall'FBH, che si presenta anch'esso allo stand.

Sorgente di impulsi all-in-one flessibile PLS 1030

Con la sua serie PLS, l'FBH offre sorgenti laser uniche, in grado di fornire impulsi di altissima precisione nel range picosecondi e nanosecondi con energie di nanojoule. L'energia, la lunghezza, la distanza tra gli impulsi e le frequenze di ripetizione possono essere adattate in modo flessibile. Il sistema laser offre frequenze di sequenza liberamente selezionabili dal Hertz fino a megahertz e picchi di potenza fino a 50 watt. Le sorgenti utilizzano laser a diodo su misura per la generazione di impulsi in combinazione con componenti HF ottimizzati per il controllo – entrambi sono competenze chiave dell'istituto. Il sistema all-in-one può essere controllato tramite computer in diversi modalità di impulso e facilmente integrato in vari sistemi laser. Emette a una lunghezza d'onda di 1030 nm, ma può essere facilmente trasferito ad altre lunghezze d'onda. È quindi adatto per applicazioni come la lavorazione dei materiali, indagini biomediche e sistemi LIDAR mobili. Il PLS 1030 è stato sviluppato congiuntamente da esperti di laser e circuiti con ingegneri del centro di sviluppo interno, che sviluppa prototipi industriali e user-friendly. In questo modo, le aziende hanno un accesso più semplice ai risultati all'avanguardia della ricerca.

Laser a diodo efficienti per applicazioni con potenze nell'ordine del kilowatt

L'istituto sviluppa laser a diodo altamente brillanti in varie configurazioni, con lunghezze d'onda che vanno da 630 nm a 1180 nm. Le attività dell'FBH mirano a ottimizzare costantemente l'efficienza, l'affidabilità e la potenza di uscita dei laser a diodo e delle barre di diodi. Recentemente, barre laser con risonatore lungo 6 mm e apertura di 10 mm hanno raggiunto potenze di uscita di 1 kW. La loro efficienza di conversione è stata del 63%, un risultato eccellente – risultati dettagliati sono presentati dall'FBH alla CLEO. Il vantaggio di barre con cavità così lunghe risiede nelle resistenze termiche ed elettriche ultrabasse; sono quindi ideali per il funzionamento continuo nell'intervallo di potenza del kilowatt. Queste sorgenti sono particolarmente attraenti per applicazioni industriali e scientifiche ad alte prestazioni, come la lavorazione dei materiali. Vengono utilizzate come sorgenti di pompaggio per laser a stato solido e a fibra o vengono impiegate direttamente.

Innovazioni dell'FBH nel design e nella tecnologia dei chip, nonché nella tecnologia di montaggio e nel design dei moduli, consentono anche progressi nel pompaggio di sistemi a stato solido. A tal fine, sono stati integrati chip innovativi con un'apertura molto ampia di 1,2 mm in stack innovativi con raffreddamento laterale. Sono particolarmente adatti per il funzionamento pulsato con un rapporto di duty cycle più elevato del 20%. I singoli fasci degli emettitori vengono combinati in stack in un fascio di raggi ad alta densità di energia e accoppiati in una fibra. Per la prima volta, è disponibile un sistema laser di pompaggio che offre alta potenza, buona efficienza e un lungo rapporto di duty cycle. Un modulo di pompaggio con 6 kW di potenza di picco e un'efficienza elettro-ottica del 50% è presentato dall'FBH al suo stand.

Potenza di uscita ulteriormente aumentata nei laser trapezoidali altamente brillanti

I laser trapezoidali forniscono alte potenze ottiche di uscita con una qualità del fascio molto buona. L'FBH è riuscito ad aumentare ulteriormente la potenza di uscita. Invece degli 8 W precedenti di potenza limitata dalla diffrazione nel range spettrale da 980 nm a 1120 nm, i nuovi laser trapezoidali a 1030 nm forniscono fino a 10,3 W di potenza limitata dalla diffrazione. Ciò corrisponde al 76% della potenza luminosa emessa. Ciò è stato reso possibile grazie a un'ulteriore ottimizzazione del filtraggio delle modalità spaziali laterali e della griglia di selezione della lunghezza d'onda interna. Quest'ultima garantisce una larghezza spettrale di circa 22 pm per tutta la gamma di potenza. Di conseguenza, questo tipo di laser a diodo è adatto anche per applicazioni impegnative come la conversione di frequenza non lineare.