BriVi – Violet-emittierende Laserdioden hoher Brillanz und hoher Leistung

Im Rahmen des Verbundprojektes werden violett emittierende Halbleiterlaserdioden und darauf basierende Systeme mit hoher Brilanz entwickelt. Die Anwendungsbereiche für derartige Lichtquellen liegen in der Spektroskopie, Metrologie und medizinischen Diagnostik. In diesen Bereichen können durch den Ersatz der herkömmlichen Lichtquellen durch halbleiterbasierte Laserdioden wesentlich effizientere, robuste und kompakte Geräte realisiert werden.

In Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen und Firmen in Polen und Deutschland (Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Sciences - Unipress, TopGaN und eagleyard Photonics GmbH), wird die gesamte Herstellungskette von der Epitaxie der Wafer, der Chip-Prozessierung, Aufbau/ Montage und Charakterisierung abgedeckt. Um die notwendige schmale Linienbreite in diesem Wellenlängenbereich zu realisieren, werden zunächst Galliumnitrid-basierte Laserstrukturen epitaktisch hergestellt und als Laserdioden mit externer Kavität (ECDL - External cavity diode lasers) bzw. verteiltem Bragg Spiegel (DBR - Distributed Bragg reflector) oder verteilter Rückkopplung (DFB - distributed feedback) prozessiert. Eine hohe Brilanz wird erzielt, indem die Laserdioden als Pumpquellen für Trapezverstärker zur Erhöhung der optischen Ausgangsleistung unter Beibehaltung einer hohen Strahlqualität verwendet werden.

Schematische Darstellung eines Laserdiodenchips mit verteilter Rückkopplung
Schematische Darstellung eines Laserdiodenchips mit verteilter Rückkopplung (DFB – Distributed feedback). Der Ausschnitt zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts durch die Laserdiodenstruktur mit Gitter.

Am FBH werden die Epitaxie-Strukturen und Herstellungsmethoden für die Gitter zur verteilten Rückkopplung entwickelt. Die Abbildung zeigt schematisch einen solchen Laserdiodenchip mit verteilter Rückkopplung und eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Gitters. Um eine laterale Kopplung der Lasermode an das Gitter zu erreichen, ist es notwendig, wenige 100 nm breite Gitterstrukturen mit ausreichend hohem Aspektverhältnis in den Wellenleiter der Laserstruktur zu ätzen. Der Fokus der Arbeiten am FBH liegt auf der Optimierung der Epitaxie- und Chiptechnologien zur Herstellung entsprechender Bauelemente.

Dieses Projekt wird kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

Laufzeit: von 1.10.2014 bis 30.9.2017