Kompletną wiedzę i pełną wartość dodaną, od rozwoju technologii po kompletny system

Wybór najnowszych rozwiązań w dziedzinie laserów diodowych i diod UV-LED (LED) przedstawia Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) na targach „Laser World of Photonics” w Monachium w dniach od 22 do 25 czerwca 2015 roku. Dzięki pełnemu łańcuchowi wartości w własnym zakładzie, FBH za pomocą dostosowanych laserów diodowych otwiera szeroki zakres różnych zastosowań: od analizy materiałów, sensorów czy technologii wyświetlaczy po obróbkę materiałów — w zależności od wymagań, elastyczne „wszystkożerne” mogą być celowo optymalizowane. Coraz częściej FBH idzie drogą aż do gotowego urządzenia, które służy do testowania rozwiązań w danej aplikacji. FBH jest również obecne na konferencji towarzyszącej CLEO Europe, prezentując krótki kurs „High Power and High Brightness Semiconductor Laser Diodes and Applications” oraz kilka wykładów i plakatów.

Moduł do oświetlenia roślin z UV-B-LED

FBH rozwija technologię LED w zakresie spektralnym UV-B i UV-C od układu scalonego po gotowy moduł promiennika. Zastosowania obejmują diagnostykę medyczną i spektroskopię fluorescencji, utwardzanie lakierów oraz dezynfekcję. Kolejnym obszarem zastosowań jest oświetlenie roślin, dla którego FBH opracowało i wyprodukowało moduł umożliwiający naświetlanie światłem UV-B o określonej długości fali. W tym przypadku wykorzystywane są diody LED o długości fali około 310 nm, które stymulują produkcję korzystnych dla zdrowia związków wtórnych w określonych roślinach. Natężenie oświetlenia można elastycznie regulować w zakresie od 0 do 100%. Nowa metoda została pomyślnie przetestowana w eksperymentach przeprowadzonych w Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ e.V.). Na stoisku wystawienniczym można obejrzeć moduł wystawowy.

Oddzielanie sygnałów: dwuzakresowe laser diodowy do spektroskopii Ramana

W celu zastosowania w miniaturowych, przenośnych systemach pomiarowych laserów do zastosowań w spektroskopii Ramana, FBH opracowało nowatorskie lasery diodowe. Lasery te emitują na jednym układzie alternatywnie światło o dwóch różnych stałych długościach fali. Są one ustalane przez siatki wbudowane w półprzewodnikowy układ i mogą być wybierane za pomocą oddzielnie sterowanych sekcji lasera. Innowacyjny układ laserowy z diodami jest wykorzystywany w technologii SERDS (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy), umożliwiającej pomiary widm Ramana nawet w silnie fluorescencyjnych środowiskach i przy świetle dziennym. Pozwala to na wyodrębnienie sygnałów Ramana od zakłócających sygnałów tła. Ponadto, dzięki SERDS, granica wykrywalności jest lepsza o ponad jedną rzędowość w porównaniu z tradycyjną spektroskopią Ramana. Na bazie monolitycznych, wielkości ziarna ryżu źródeł światła na poziomie chipu, FBH zrealizowało kompaktowy, serdesowy, pomiarowy głowicę o rozmiarze podobnym do wskaźnika laserowego. Ta optoelektronika stanowi podstawę dla miniaturowego i wszechstronnego systemu spektroskopii SERDS, który w przyszłości będzie wykorzystywany do pomiarów na miejscu w różnych dziedzinach związanych z bezpieczeństwem i zdrowiem, takich jak biologia, medycyna, kontrola żywności i farmacja. Zastosowania w spektroskopii absorpcyjnej oraz w generacji promieniowania terahercowego także są możliwe.

Prosta integracja systemu z optycznym podłączeniem światłowodowym – FaBriDi

Nowo opracowane demonstratory z włóknami światłowodowymi, przeznaczone do przemysłowego zastosowania, umożliwiają łatwą integrację wysokiej jasności promieniowania laserowego z różnymi systemami. Dzięki temu dostępne są efektywne i kompaktowe źródła światła laserowego dla zakresu bliskiej podczerwieni, emitujące wiązkę ograniczoną dyfrakcyjnie i o wąskim spektrum, w zakresie mocy wielowatowej (tryb ciągły). Między innymi służą do pompowania laserów ciała stałego i do podwajania częstotliwości. Mikromoduł integruje na powierzchni mniejszej niż 10 cm2 laser trapezowy Distributed Bragg Reflector (DBR) o długości fali 1064 nm, mikroukład optyczny zamontowany z dokładnością submikrometrową oraz komponenty stabilizujące temperaturę. Dodatkowo, wyjście światłowodowe w trybie pojedynczym wyposażone jest w standardowy złączek FC/APC.

Większa jasność i moc wyjściowa laserów diodowych i taśm

Instytut rozwija wysokiej jasności lasery diodowe w różnych formatach, w zakresie długości fal od 630 nm do 1180 nm. Tak pojedyncze emitery o szerokości taśmy 90 µm osiągają światową czołówkę, uzyskując jasność 3,5 W/mm-mrad. Przy jeszcze węższych taśmach, z aperturami 30 µm, można osiągnąć nawet 4…5 W/mm-mrad — również rekord światowy. Do szybkiego tworzenia prototypów komponentów opracowano układy DBR Ridge Waveguide (RW), które dostarczają do 24 indywidualnie adresowalnych emiterów z odstępem długości fali > 0,3 nm i szerokością spektralną < 1 pm. Kolejne działania mają na celu ciągłe zwiększanie wydajności, niezawodności i mocy wyjściowej laserów diodowych i taśm. Dzięki rozwiniętemu pionowemu układowi i ulepszonej konstrukcji, taśmy laserowe o długości 940 nm przy temperaturach -70°C (203 K) dostarczają szczytową moc 2 kW na taśmę, z pulsem o szerokości 200 µs. Do takich osiągnięć konieczne były wcześniej co najmniej cztery ułożone jedna na drugiej taśmy taśmowe.