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Hochleistungs-Breitstreifenlaser

Für Partner und Kunden in Forschung und Industrie entwickeln wir maßgeschneiderte Diodenlaser zum Pumpen von Festkörperlasern und für den direkten Einsatz, beispielsweise in der Materialbearbeitung oder der Medizin - als Einzelemitter und Laserbarren.

Unsere Forschungsarbeiten zielen dabei auf immer höhere Leistung, Effizienz und Strahlgüte. Weitere Schwerpunkte liegen auf schmalen spektralen Linienbreiten und der hohen Zuverlässigkeit unserer Hochleistungs-Diodenlaser im Wellenlängenbereich zwischen 630 – 1200 nm. Zusätzlich untersuchen wir neuartige Bauelementkonzepte wie etwa eine Technologie, um monolithische Wellenlängen zu stabilisieren.

Einzelemitter

Schema eines Einzelbreitstreifenlasers (Einzelemitter)

Durch das elektrische Pumpen großer Bauelement-Flächen mit Aperturen zwischen 30 und 1200 µm und Resonatorlängen bis zu 8 mm Länge erzielen wir hohe Ausgangsleistungen. Die Anwendungen reichen von der Fernerkundung, Beleuchtung, dem Pumpen von Festkörper, Faser- und Gaslasern über die Mess- und Regeltechnik, Medizintechnik und Sensorik bis hin zur Materialbearbeitung.

 


Chip-Technologie

  • Halbleiter-Schichtstrukturen mit MOVPE
  • monolithisch-integrierte Gitter mittels Oberflächenätzungen oder Zweischritt-Epitaxie
  • laterale Strukturierung der Laserdioden:
    • Projektionslithografie,
    • Implantation und Isolatorschichten,
    • Metallisierung
  • Abdünnen
  • Ritzen, Brechen, Spalten
  • Facettenbeschichtung und -passivierung mit sehr langen Lebensdauern

Montage

  • Einhausung mittels Gold-Zinn-Hartlot
  • offene Wärmesenke (C-Mount)
  • Conduction Cooled Package (CCP)
  • ausdehnungsangepaßte Submounts
  • integrierte zweiseitige Wärmesenken
  • zusätzlich sind FAC-Linsen (fast axis collimator) und externe Gitter möglich

Typische Daten

  • NIR-Bereich:
    • Ausgangsleistungen bis 30 W (QCW) aus Laserdioden mit 100 µm Streifenbreite
    • bis zu 60 W Ausgangsleistung im QCW-Betrieb aus Laserdioden mit 400 µm Streifenbreite  (1 ms Pulsbreite)
    • hohe Leistungsdichte mit Spitzenwerten von mehr als 56 MWcm-2 angesteuert von einer Kurzpuls-Quelle
    • hoher Wirkungsgrad von > 65% bei 10 W Ausgangsleistung aus Laserdioden mit 90 µm Streifenbreite
    • 10 W zuverlässige Ausgangsleistung aus Lasern mit monolithisch-integrierten Gittern mit 90 µm Streifenbreite
    • Hochleistungslaser mit vertikalem Fernfeld von < 16° (95% Leistungsinhalt)
    • 17 W nahezu beugungsbegrenzte Emission aus einer einzelnen Halbleiter-Laserlichtquelle
    • verlässliche Ausgangsleistung >120 W (1 ms 200 Hz) bei einer Apertur von 1,2 mm
    • bis zu 7 W Ausgangsleistung von 30 µm Apertur mit einem Strahlparameterprodukt von < 2 mm mrad
  • roter Spektralbereich:
    • Ausgangsleistungen bis 1 W bei 635 nm
    • hohe Effizienz von 37% bei 635 nm
    • 654-nm-Laser mit zuverlässiger 2,7 W Ausgangsleistung (100 µs, 35 Hz)
    • 670-nm-Laser mit zuverlässiger 1,2 W CW-Ausgangsleistung

Laserbarrren

Schema eines Laserbarrens

Laserbarren bestehen aus mehreren Breitstreifenlasern, die lateral angeordnet sind. Damit lassen sich Ausgangsleistungen von 1500 W und mehr erreichen. Laserbarren werden genutzt, um Festkörper-, Faser- und Alkali-Gaslasern (z.B. in der Raumfahrt und in Hochenergie-Festkörperlasersystemen) zu pumpen. In der direkten Materialbearbeitung kommen sie beispielsweise als Strahlquellen für spektral kombinierte Lasersysteme zum Einsatz. Weitere Anwendungen liegen in der Freiraumkommunikation, der Druck- und Medizintechnik.


Typische Wellenlängen

650,  670,  780,  808,  850,  880,  920,  940,  980 and 1060 nm

Chip-Technologie

  • Halbleiter-Schichtstrukturen mit MOVPE
  • monolithisch-integrierte Gitter mittels Oberflächenätzungen oder Zweischritt-Epitaxie
  • Kontaktfenster durch
    • Projektionslithografie
    • Implantation und Isolationsschichten
    • Metallisierung
  • Abdünnen
  • Ritzen, Brechen, Spalten
  • Facettenbeschichtung und -passivierung für sehr lange Lebensdauern

Montage

  • Einhausung mittels Gold-Zinn-Hartlot
  • Conduction Cooled Package (CCP)
  • ausdehnungsangepaßte Submounts
  • zusätzlich sind FAC-Linsen (fast axis collimator) und externe Gitter möglich

Typische Daten

  • NIR-Bereich:
    • Laserbarren mit Ausgangsleistungen bis 1000 W CW, bis 1500 W QCW auf passiven Wärmesenken, bis 2000 W QCW bei Tests um 203 K
    • Laserbarren mit schmalem vertikalem Fernfeld für geringe Verluste, smile-unempfindliche externe spektrale Stabilisierung
    • Laserbarren mit hohen Effizienzen > 70 % aus 808 nm – 980 nm Wellenlänge
    • gitterstabilisierte Minibarren mit hoher Brillanz für Anwendungen mit spektraler Strahlbündelung
    • Laserbarren mit hohem Tastverhältnis (engl. duty cycle) und langen Resonatorlängen im QCW-Betrieb für zukünftige Hochenergiesysteme
    • Effiziente Hochleistunglaserbarren aus Einzelmodenemittern für die Anwendung im Dichte-Wellenlängen-Multiplexing (engl. dense wavelength multiplexing, DWM)
  • roter Spektralbereich (650 nm): Ausgangsleistungen bis 10 W CW auf passiven Wärmesenken

Ausgewählte Publikationen