Wydajne mikromoduły i nowatorska technologia siatek w czerwonych laserach diodowych

System laserowy pulsacyjny_PLS_1000

Diodenlaser mit rotem Emissionsspektrum

2-Wellenlängen_Diodenlaser

FBH prezentuje na targach branżowych Laser World of Photonics różne zminiaturyzowane źródła promieniowania laserowego oraz diodowe lasery dla czerwonego zakresu spektralnego, które wykorzystują nowatorską technologię siatki do selekcji długości fali.

Za pomocą kompaktowych, hybrydowo zintegrowanych modułów laserowych diodowych, Instytut Ferdynanda Brauna, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), umożliwia szeroki zakres zastosowań. Elastyczne „wszystko-jarzmo” można optymalizować w zależności od wymagań, od analizy materiałów, sensorów czy technologii wyświetlaczy po obróbkę materiałów.

Indywidualnie dopasowane, elastyczne źródło impulsów świetlnych pikosekundowych PLS 1000

Przy pomocy PLS 1000 FBH prezentuje bardzo wydajne, impulsowe źródło promieniowania laserowego, które opiera się na własnoręcznie opracowanych komponentach półprzewodnikowych optycznych i elektronicznych. System laserowy generuje ultrakrótkie impulsy światła krótsze niż 10 pikosekund i oferuje dowolnie wybrane częstotliwości kolejnych impulsów od hercza do megaherców. Szczytowa moc impulsu przekracza 20 watów. Dzięki tym właściwościom, kompaktowy system laserowy jest idealny do zastosowań w obróbce materiałów – szczególnie w połączeniu z włóknami wzmacniającymi – do badań biomedycznych opartych na spektroskopii fluorescencji oraz do przenośnych systemów LIDAR do bliskiego zasięgu. Nowatorski system jest wyposażony w komponenty półprzewodnikowe dla długości fali 1064 nanometrów (nm), ale można go elastycznie dostosować do innych długości fal. Składa się z laserowego źródła sprzężonego w trybie modowym z powtarzalnością około 4 gigaherców, innowacyjnego koncepcji wybierania impulsów oraz wzmacniacza. Elektroniczne sterowanie, wykorzystujące opracowane w FBH tranzystory z azotku galu, czyni system jeszcze szybszym. Zapewnia to stabilną i przyjazną użytkownikowi pracę. PLS 1000 może być obsługiwany zarówno ręcznie, jak i sterowany komputerowo, z możliwością elastycznego wybierania pojedynczych impulsów lub serii impulsów (tryb burst).

Nowatorska technologia siatki w diodowych laserach emitujących na czerwono

Spektralnie stabilizowane diodowe lasery w zakresie długości fal od 630 nm do 680 nm są bardzo interesujące dla analizy materiałów i technik pomiaru długości. Laserowe źródła gazowe, takie jak helowo-neonowe (HeNe) i kryptońskie, są dostępne od wielu lat i w czerwonym zakresie spektralnym ustanowiły już wiele metod pomiarowych. Nowo opracowane diodowe lasery w tym zakresie spektralnym mogą zastąpić takie lasery gazowe i umożliwić bardziej kompaktowy sprzęt pomiarowy. Promieniowanie tych monolitycznych laserów diodowych z zintegrowaną siatką do stabilizacji długości fali można elastycznie dostosować do określonych długości fal i łatwo modulować pod względem mocy i długości fali. Ponadto można oczekiwać znaczących ulepszeń w istniejących metodach pomiarowych, a także pojawienia się nowych. Kluczowym krokiem technologicznym było zintegrowanie powierzchniowych reflektorów Bragga w diodowych laserach emitujących na czerwono. Metoda ta, już stosowana w FBH dla zakresu bliskiej podczerwieni, wykorzystuje powierzchniowe siatki wyższych rzędów i opiera się na standardowej litografii i konwencjonalnym reaktywnym napylaniu jonowym w niskich temperaturach. Dzięki temu FBH dysponuje elastycznym procesem umożliwiającym realizację spektralnie stabilizowanych diodowych laserów emitujących na czerwono, które nadają się także do produkcji dużych serii.

Zastosowania tej technologii siatki obejmują między innymi zastąpienie laserów Hel-Neon diodowymi laserami w metrologii laserowej. Udało się wykazać linie szerokości poniżej 1 MHz przy mocy wyjściowej 14 mW – co odpowiada długości koherencji ponad 100 metrów, co jest wystarczające dla wielu zastosowań.

Z technologii siatki korzystają również aplikacje spektroskopowe w sensorystyce, nad którymi FBH pracuje od kilku lat. Za pomocą spektroskopii Ramana można precyzyjnie analizować wiele substancji. Naświetlając próbkę monochromatycznym światłem laserowym, można zaobserwować różne rozproszenia w zależności od substancji. Te spektralnie przesunięte sygnały są tak unikalne dla każdego molekuły jak odcisk palca. Jednak sygnały Ramana często są zakłócane przez znacznie silniejsze sygnały fluorescencji. W tym miejscu z pomocą przychodzi Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS). Podświetlając próbkę dwoma blisko położonymi długościami fal, zmienia się spektralna pozycja linii Ramana – natomiast sygnał fluorescencji zmienia się niewiele. Proste odjęcie obu spektrów Ramana pozwala oddzielić sygnały Ramana od zakłóceń. Funkcjonalność ta może być teraz zaimplementowana na jednym chipie laserowym dzięki nowatorskiej technologii siatki. Długości fal wynoszą około 671 nm i są oddzielone o jedynie 0,5 nm. Zastosowania SERDS obejmują miejsca, gdzie występuje dużo zakłóceń, takich jak fluorescencja. Dotyczy to szczególnie próbek biologicznych, takich jak mięso, owoce, liście czy diagnostyka medyczna skóry.

Stoisko wystawowe na „Laser World of Photonics”

Te i inne innowacje prezentuje Instytut Ferdynanda Brauna na światowych targach Laser World of Photonics, hala C1, stoisko 312, w dniach od 13 do 16 maja 2013 r. w Monachium, a także na towarzyszącej konferencji branżowej CLEO Europe.