GaN-Diodenlaser

Wir entwickeln Diodenlaser, die auf InGaN-Quantenfilmen basieren und deren Betriebseigenschaften gezielt auf ausgewählte Einsatzgebiete abgestimmt sind. Dazu gehören u.a. die Atomspektroskopie, die Medizintechnik und die Bioanalytik. Typische Anforderungen an die Laser sind insbesondere eine präzise definierte Emissionswellenlänge, eine schmalbandige und  temperaturunempfindliche Emission, ein langzeitstabiler Betrieb mit moderaten Emissionsleistungen bei kontinuierlicher Anregung und eine gute Strahlqualität.

RW-Diodenlaser
GaN-Diodenlaser des FBH in p-up-Montage auf Submount und C-Mount

Zurzeit konzentrieren wir uns auf die Entwicklung von Diodenlasern mit einer Emissionswellenlänge von 380 bis 440 nm. Als Breitstreifenlaser erreichen diese Bauelemente im Kurzpulsbetrieb optische Ausgangsleitungen von über 2 W. Rippenwellenleiterdiodenlaser mit einer typischen Rippenbreite von 2 µm und einer Resonatorlänge von 600 µm zeigen Laserbetrieb ab  ca. 50 mA und eine maximalen Emissionsleistung von 100 mW im Dauerstrichbetrieb. Gemeinsam mit Industriepartnern werden auch Laser mit monolithisch integrierten Gittern  und in externen Kavitäten bzw. hybride Lasersysteme mit Trapezverstärkern entwickelt, um eine hohe Brillanz bzw. eine hohe Strahlgüte bei hohen Leistungen  zu erreichen.  

In enger Kooperation mit der TU Berlin deckt das FBH die gesamte Prozesskette zur Herstellung von GaN-Diodenlasern ab. Mittels MOVPE werden die InAlGaN-Heterostrukturen epitaktisch auf GaN-Substraten abgeschieden. Zur Optimierung der Kristallperfektion bedienen wir uns verschiedener materialanalytischer Verfahren. Die Chiptechnologie der Laser erfolgt in der Prozesslinie des FBH-Reinraums und umfasst unter anderem die trockenchemische Ätzung schmaler Rippenwellenleiter, das Abdünnen und Vereinzeln der Wafer in Laserbarren und Einzelchips sowie das Aufbringen dielektrischer Spiegelschichten auf die Facetten. Mittels Hartlot werden die Chips p-up oder p-down auf Submounts und Kühlkörper montiert. Unter gepulster oder Dauerstrichanregung werden die Leistungs-Strom-Spannungs-Kennlinien, Spektren sowie Fern- und Nahfelder bei variabler Temperatur aufgenommen.