Lasermodule mit hoher Leistung & Effizienz

Diodenlaser-Stacks bestehen aus vertikal gestapelten Laserbarren, -arrays oder Einzelemittern. Damit lässt sich die Gesamtleistung entsprechend der Anzahl von Emittern bis in den Kilowatt-Bereich skalieren. Stacks können als Pumpquellen von Festkörper-, Faser- und Alkali-Gaslasern, beispielsweise in der Materialbearbeitung oder von Hochenergie-Festkörperlasersystemen, eingesetzt werden. Sie eignen sich aber auch als Strahlquellen für den direkten Einsatz in der Materialbearbeitung. Weitere Anwendungen liegen in der Freiraumkommunikation, Druck- und Medizintechnik.

Wellenlängen

• 650 bis 1060 nm, z.B. 950 nm zum Pumpen von Yb: YAG-Scheibenverstärkern oder 780 nm zum Bearbeiten von Aluminium

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 mit sehr langen Lebensdauern

Montage

• Hartlöten von Laserbarren, -arrays oder Einzelemittern mit großer Apertur zwischen passive CuW- oder CuDiamond-Wärmesenken (Stackelemente)
• Stapeln der Stackelemente und Fixieren mit AuSn-Lot, geeignet für sehr lange Lebensdauern
• Kleben von FAC-Linsen (fast axis collimator) am Stack
• Einkoppeln in Fasern

Typische Daten

• CW oder QCW Betrieb t_P = 0.5…10 ms f = 10…1000 Hz
• maßgeschneiderte Emitter Geometrien, z.B. Einzelemitter mit 1.2 mm Apertur oder Doppelemitter mit 2x 200 µm Apertur
  • Verlässliche Ausgangsleistung/Aperturbreite bis zu 1 kW / cm
  • Wirkungsgrad bis > 60%
• Stack mit 28 Ebenen, 1.2 mm Apertur, λ = 9xx nm
  • QCW Ausgangsleistung 3,5 kW bei einer Effizienz von > 60%
  • geeignet für einfache und effiziente Kopplung in Fasern
    • vertikales / laterales Strahlparameterprodukt < 90 mm·mrad
  • Stack mit 24 Ebenen, 0.8 mm Apertur, λ = 780 nm
    • CW Ausgangsleistung 600 W bei einer Effizienz von ~ 50%
    • Geeignet für direkte Materialbearbeitung oder effiziente Kopplung in Fasern
    • Vertikales / laterales Strahlparameterprodukt < 50 mm·mrad
       

In unseren kompakten Hochleistungs-Mikromodulen kombinieren wir die Emission mehrerer Halbleiterlaser mittels Wellenlängenmultiplexing und/oder Polarisationskopplung. Dadurch lassen sich hohe optische Ausgangsleistungen bei exzellenter Strahlqualität realisieren. Diese Module können sowohl als Pumpquelle für Festkörperlaser als auch in der direkten Materialbearbeitung genutzt zu werden.

Neben dem optischen Konzept ist die thermische Auslegung entscheidend. Die hybride Integration aktiver und passiver Elemente wird mittels Präzisionsmontage auf individuell angepasstem Inlay realisiert. Zudem können Elektronik für den gepulsten Betrieb und eine Faserkopplung (von Single-Mode-Fasern über 20-µm-Low-Mode-Number-Fasern bis zu Multi-Mode-Fasern) integriert werden.

In kompakter Bauweise liefern die Mikromodule

• hohe optische Ausgangsleistungen von bis zu 35 W (Freistrahl)
• exzellente Strahlqualität (M² < 3)