RelyLa: Von UV bis blau – zuverlässige Laserquellen für Umweltmonitoring

Emissionsspektren einer DFB- und RW-Laserdiode
Emissionsspektren einer DFB-Laserdiode im Vergleich zu einer RW-Laserdiode im gepulsten Betrieb.

Im deutsch-polnischen Verbundvorhaben RelyLa sollen Lasersysteme für den ultravioletten (UV) bis blauen Spektralbereich auf der Basis des Halbleitermaterialsystems (Al,Ga,In)N entwickelt werden. Deren Emissionseigenschaften werden auf den Nachweis von Umweltschadstoffen abgestimmt. Gleichzeitig sollen sie eine hohe Zuverlässigkeit besitzen, so dass sie sich für den Einsatz im Umweltmonitoring durch industrielle Kunden eignen. Als Bauelementtypen werden Distributed-Feedback (DFB)-Laserdioden sowie Rippenwellenleiter (RW)-Laserdioden und Optische Verstärker (SOA: Semiconductor Optical Amplifier) realisiert, die je nach Anwendungsbereich die dafür erforderliche schmale Linienbreite, hohe optische Leistung und hohe Strahlgüte bieten.

Die Lasersysteme werden für die Zielwellenlängen von 389 nm, 405 nm und 434 nm entwickelt. Damit können sie für die Anregung von Blei, Quecksilber und Ammoniak (nach Frequenzverdopplung auf 217 nm) in der Atom-, Fluoreszenz- oder Gasabsorptionsspektroskopie eingesetzt werden. Neben diesen Applikationen eröffnen sich weitere Anwendungsfelder im Bereich der Medizintechnik, der Kommunikationstechnik, der Produktionstechnik oder der Metrologie. Für alle diese Anwendungen müssen die Lasersysteme eine hohe Zuverlässigkeit haben, was das zentrale Anliegen des Verbundvorhabens ist.

Die Arbeiten des Verbundes verteilen sich auf zwei Partner in Berlin – neben dem Ferdinand-Braun-Institut (FBH) ist dies die Firma eagleyard Photonics GmbH (eyP) – und zwei Partner in Polen, die Firma TopGaN und das Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Science (Unipress). Die Herstellung und Optimierung der Halbleiterschichtstrukturen sowie die Chipprozessierung erfolgen durch Unipress, TopGaN und das FBH. eyP baut die Laserdiodenchips als Systemintegrator auf und entwickelt die passende Montage- und Packingtechnologie, mit denen die Zuverlässigkeitstests durchgeführt werden können. Die Partner teilen sich die Arbeiten bezüglich der verschiedenen Zielwellenlängen und der Bauelementtypen. Am Ende des Projektes sollen zuverlässige Lasersysteme als Demonstratoren für industrielle Kunden zur Verfügung stehen.

Dieses Projekt wird kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Laufzeit: 1.1.2018 bis 31.12.2020