Zwei-Wellenlängen-Diodenlaser für die Raman-Spektroskopie

Für den Einsatz in miniaturisierten, portablen Lasermesssystemen für Anwendungen in der Raman-Spektroskopie werden neuartige Diodenlaser entwickelt. Die Diodenlaser emittieren auf nur einem Chip alternierend Licht auf zwei verschiedenen Wellenlängen, die über separat ansteuerbare Sektionen im Laser und in den Halbleiterchip implementierte Gitter festgelegt werden.

Der innovative Diodenlaserchip nutzt eine als SERDS (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy) bezeichnete Technologie, die Messungen von Raman-Spektren auch in stark fluoreszierenden Umgebungen ermöglicht. Die Nachweisgrenze gegenüber der herkömmlichen Raman-Spektroskopie lässt sich mit dieser Messmethode um mehr als eine Größenordnung verbessern. Diese reiskorngroßen, monolithischen Lichtquellen auf Chipebene ermöglichen erstmalig einen SERDS-tauglichen, kompakten Messkopf in der Größe eines Laserpointers zu realisieren. Damit wird die Grundlage für ein einzigartig miniaturisiertes und vielfältig einsetzbares Raman-Spektroskopiesystem geschaffen. Dieses soll künftig für Vor-Ort-Messungen in verschiedenen sicherheits- oder gesundheitsrelevanten Bereichen der Biologie, Medizin, Lebensmittelkontrolle und Pharmazie zum Einsatz kommen. Darüber hinaus sind für das Konzept weitere Anwendungen, unter anderem in der Absorptions-Spektroskopie und eine Erzeugung von THz-Strahlung, denkbar.

  • Zwei-Wellenlängen Y-DBR-Diodenlaser
    [+] Y-DBR-Diodenlaser, der auf zwei Wellenlängen emittiert
  • Diodenlaser auf C-Mount
    [+] Diodenlaser auf C-Mount

Funktionsprinzip

Der Halbleiterchip hat eine Grundfläche von 0,5 mm x 3 mm und beinhaltet zwei Laserkavitäten. Zwei DBR-Laserspiegel sind mit einem spektralen Abstand von 10 cm-1 gefertigt. Ein im Halbleiterlaser integrierter Y-Koppler verbindet beide RW-Sektionen für eine gemeinsame Ausgangsapertur an der Frontfacette. Separate Kontakte ermöglichen ein individuelles Schalten beider Emissionswellenlängen.

Anwendungen

  • Anregungslichtquelle für die Raman-Spektroskopie und Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS)

Typische Wellenlängen

  • 671 nm
  • 785 nm

Technologie und Montage

  • Halbleiter-Schichtstrukturen mit MOVPE
  • Oberflächen DBR Gitter höherer Ordnung

Typische Daten

  • 671 nm
    100 mW optische Leistung für Y-DBR-RW Diodenlaser
  • 785 nm
    200 mW optische Leistung für DBR-RW Diodenlaser
    750 mW optische Leistung für Y-DBR-MOPA Diodenlasersystem
  • Spektrale Breite ≤ 10 pm

Die Entwicklung der Laserlichtquellen finden im Projekt DiLaRa statt. Dieses wird im Rahmen des BMBF-Programms "Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung - VIP" gefördert und durch den Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH begleitet (Laufzeit: 01.12.2011 - 30.11.2014).