Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Diodenlaser & UV-LEDs – von der Technologie bis zum industrietauglichen Gerät

27.09.2016

Das FBH stellt auf der internationalen Kongressmesse micro photonics in Berlin vom 11. bis 13. Oktober 2016 seine aktuellen Entwicklungen vor.

Auf der internationalen Kongressmesse micro photonics in Berlin präsentiert das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) vom 11. bis 13. Oktober 2016 Weiter- und Neuentwicklungen seiner Diodenlaser und UV-Leuchtdioden (LEDs). Auf dem begleitenden Kongress stellt Martin Maiwald am 13. Oktober zudem die Leistungsfähigkeit der mobilen SERDS-Technologie mit einer kompakten FBH-Optode im Feldtest vor.


Stabmodul zur Wasserdesinfektion – Demonstrator mit UV-C-LEDs aus dem FBH (mit Wasseranschlüssen oben und Kühlung links)

Foto: FBH/P. Immerz


Hochbrillantes Diodenlaser-Modul mit Faseranschluss zum Pumpen von Festkörper- und Faserlasern oder zur Frequenzkonversion

Foto: FBH/G. Gurr

Das FBH entwickelt Diodenlaser und LEDs vom Chip bis zum Modul – und zunehmend bis zum einsatzfähigen Gerät, mit dem Kunden und Partner ihre Entwicklungen direkt in der je-weiligen Anwendung testen können. Die maßgeschneiderten Diodenlaser erschließen vielfältige Anwendungen: von der Materialanalytik, Sensorik oder Displaytechnologie bis hin zur Materialbearbeitung.

Die am FBH entwickelten UV-LEDs, mit Fokus auf dem UV-B- und UV-C-Spektralbereich, lassen sich ebenso flexibel auf die Anforderungen zuschneiden. Die Applikationen reichen von der medizinischen Diagnostik und Fluoreszenzspektroskopie bis hin zur Oberflächenbearbeitung und Desinfektion. Auf der Messe zeigt das FBH unter anderem:

Industrietaugliche Diodenlasermodule mit optischem Faseranschluss

Das FBH bietet kompakte Diodenlasermodule, die es Kunden ermöglichen, hochbrillante Laserstrahlung in ihren Anwendungen einfach zu nutzen. Dank integriertem Anschluss an eine Single-Mode-Faser (SMF) lassen sich die nur Streichholzschachtel-großen Module unkompliziert in verschiedene Systeme einbauen. Damit stehen effiziente Laserlichtquellen für den nahinfraroten Spektralbereich zur Verfügung, die beugungsbegrenzte und spektral schmalbandige Strahlung emittieren.

Drei verschiedene Modultypen hat das FBH bislang erfolgreich demonstriert. Bei Modulen mit hohen Ausgangsleistungen >2 Watt mit zugleich hoher spektraler Strahldichte wurden die verfügbaren Wellenlängen auf den Bereich von 804 nm bis 1064 nm erweitert. Dieser Aufbau ist auf Wellenlängen bis 1180 nm übertragbar und eignet sich besonders zum Pumpen von Festkörperlasern und für die Frequenzverdopplung.

Darüber hinaus wurden Module mit einer Leistung >20 mW hinter der Faser, optischem Mikro-Isolator und polarisationserhaltender SMF (PM-SMF) am Ausgang bei 1120 nm und 633 nm demonstriert. Das Auslöschungsverhältnis der beiden Polarisationen beträgt mehr als 20 dB. Module mit PM-SMF-Ausgang bietet das FBH im Spektralbereich zwischen 633 nm und 1180 nm an.

Als dritten Modultyp hat das FBH ein Verstärkermodul bei 1180 nm mit PM-SMF-Eingang und Freistrahlausgang entwickelt, das Leistungen >1 Watt erreicht. Durch Einkoppeln in die PM-SMF kann das Licht eines anderen Lasers auf einfache Weise verstärkt werden. Auch dieses Prinzip ist auf andere Wellenlängen übertragbar.

Alles in einem Gerät – maßgeschneiderte, flexible Pikosekunden-Lichtimpulsquelle

Mit der PLS 1030 bietet das FBH eine sehr effiziente, gepulste Laserstrahlquelle, die auf selbst entwickelten optischen und elektronischen Halbleiterkomponenten basiert. Das Lasersystem wird derzeit so optimiert, dass es neben einer höheren Leistungsfähigkeit die Funktionalitäten in nur noch einem kompakten Gerät integriert – statt bislang zwei Einzelkomponenten. Diese All-in-One-PLS 1030 liefert ultrakurze Lichtimpulse bei einer Wellenlänge von 1030 nm in einem einstellbaren Zeitbereich von 5 bis 15 ps mit frei wählbaren Folgefrequenzen vom Hertz- bis in den Megahertz-Bereich.

Die Pulsspitzenleistung liegt bei über 20 Watt. Dank dieser Eigenschaften eignet sich die Laserquelle ideal für Anwendungen in der Materialbearbeitung, vor allem in Verbindung mit Faserverstärkern, für biomedizinische Untersuchungen auf Basis der Fluoreszenzspektroskopie und für mobile LIDAR-Systeme. Das All-in-One-System kann mit Halbleiterkomponenten für die Wellenlängen 1030 nm und 1064 nm bestückt werden, lässt sich jedoch flexibel auf andere Wellenlängen übertragen.

Es besteht aus einem modengekoppelten Laser mit einer Wiederholrate von etwa 4 GHz, einem innovativen Pulspicker-Element sowie einem optischen Verstärker. Die komplette elektronische Ansteuerung wurde am FBH entwickelt und nutzt selbst entwickelte Galliumnitrid-Transistoren. Durch Einsatz dieser Transistoren können kurze Impulse flexibel vom Einzelpuls bis zu mehreren aufeinander folgenden Pulsen (burst mode) selektiert und verstärkt werden. Die All-in-One-PLS 1030 wird computergesteuert betrieben, sodass sie einfach in verschiedenste Lasersysteme integriert werden kann. Dies sichert einen stabilen und nutzerfreundlichen Betrieb.

Mehr Brillanz und Ausgangsleistung bei Diodenlasern und Barren

Das Institut entwickelt hochbrillante Diodenlaser in vielfältigen Bauformen im Wellenlängenbereich von 630 nm bis 1180 nm. So erreichen Einzelemitter mit einer Streifenbreite von 90 µm mit 3,5 W/mm-mrad Brillanz weltweite Spitzenwerte. Bei noch schmaleren Streifen konnten aus 20…30 µm Aperturen sogar bis >6 W/mm-mrad erzielt werden – auch dies ein Weltbestwert. Für die Materialbearbeitung hat das FBH Arrays entwickelt, die aus fünf brillanten DFB-Lasern mit 30 µm Apertur bestehen.

Sie liefern 5 W Ausgangsleistung pro Emitter mit einer Effizienz von 50%; der Wellenlängenabstand für die spektrale Kombinierung liegt bei 2,5 nm. Weitere Aktivitäten zielen darauf, die Effizienz, Zuverlässigkeit und Ausgangsleistung von Diodenlasern und Barren stetig zu optimieren. Rekordwerte wurden dabei mit neuartigen QCW-Barren erreicht, die bei 15°C betrieben 1 kW Ausgangsleistung mit 60% Effizienz bieten und sogar 70% Effizienz bei gleicher Ausgangsleistung, jedoch betrieben bei niedrigen Temperaturen von -70°C.

Modul zur Wasserdesinfektion mit UV-C-LEDs

Für die Wasserdesinfektion hat das FBH ein Stabmodul mit 262 nm LEDs aus eigener Herstellung entwickelt, das auf den Ersatz bislang genutzter Niederdruck-Quecksilberdampf-lampen zielt. UV-LEDs können mit ihrer längeren Lebensdauer und Wartungsfreiheit punkten. Da sie ohne giftige Chemikalien wie Quecksilber auskommen sind sie zugleich umweltfreundlich – Quecksilberlampen müssen nach wenigen 1.000 Stunden Betrieb sicher entsorgt werden. Bei den LEDs lassen sich zudem die Wellenlänge und Abstrahleigenschaften gezielt verändern und somit auf die gewünschte Anwendung optimieren.

In dem auf der Messe erstmalig gezeigten FBH-Demonstrator wurden 40 LEDs mit optischen Leistungen von jeweils 1,7 mW verbaut – die mittlere Bestrahlungsstärke in einem Abstand von 2 cm liegt bei etwa 2,0 W/m². Die Geometrie wurde an herkömmliche Durchfluss-Wasserentkeimungs-Reaktoren – etwa zur Trink- und Prozesswasser-Aufbereitung – angepasst.

Der Aufbau ist modular erweiterbar und kann daher an verschiedene Reaktorgrößen angepasst werden. Zwei LEDs bilden je eine Baugruppe inklusive Konstantstromversorgung (max. 100 mA pro LED) und Sicherheitstemperaturabschaltung. Die entstehende Wärme wird über eine Heatpipe mit einem angeschlossenen Ventilator abgeführt.

Sie finden das FBH auf der Messe in Halle 7.2C, Stand 207.
Zu allen hier beschriebenen Diodenlasern und LEDs gibt es Pressefotos – die wir Ihnen auf Anfrage umgehend zusenden. Weitere Pressebilder finden Sie hier zum Download: http://www.fbh-berlin.de/presse/bilderservice. Bitte beachten Sie das Copyright.

Kontakt:
Petra Immerz, M.A.
Referentin Kommunikation & Public Relations

Ferdinand-Braun-Institut
Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik
Gustav-Kirchhoff-Straße 4
12489 Berlin

Tel. 030.6392-2626
Fax 030.6392-2602

E-Mail petra.immerz@fbh-berlin.de

Weitere Informationen:

http://www.fbh-berlin.de
http://www.micro-photonics.de/

Gesine Wiemer | Forschungsverbund Berlin e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Laser versus Unkraut: LZH zeigt Agrar 4.0 auf der Agritechnica
08.11.2019 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Personal digital?
06.11.2019 | EuPD Research Sustainable Management GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: REANIMA - für ein neues Paradigma der Herzregeneration

Endogene Mechanismen der Geweberegeneration sind ein innovativer Forschungsansatz, um Herzmuskelschäden zu begegnen. Ihnen widmet sich das internationale REANIMA-Projekt, an dem zwölf europäische Forschungszentren beteiligt sind. Das am CNIC (Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares) in Madrid koordinierte Projekt startet im Januar 2020 und wird von der Europäischen Kommission mit 8 Millionen Euro über fünf Jahre gefördert.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen weltweit die meisten Todesfälle. Herzinsuffizienz ist geradezu eine Epidemie, die neben der persönlichen Belastung mit...

Im Focus: Göttinger Chemiker weisen kleinstmögliche Eiskristalle nach

Temperaturabhängig gefriert Wasser zu Eis und umgekehrt. Dieser Vorgang, in der Wissenschaft als Phasenübergang bezeichnet, ist im Alltag gut bekannt. Um aber ein stabiles Gitter für Eiskristalle zu erreichen, ist eine Mindestanzahl an Molekülen nötig, ansonsten ist das Konstrukt instabil. Bisher konnte dieser Wert nur grob geschätzt werden. Einem deutsch-amerikanischen Forschungsteam unter Leitung des Chemikers Prof. Dr. Thomas Zeuch vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen ist es nun gelungen, die Größe kleinstmöglicher Eiskristalle genau zu bestimmen. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Science erschienen.

Knapp 100 Wassermoleküle sind nötig, um einen Eiskristall in seiner kleinstmöglichen Ausprägung zu formen. Nachweisen konnten die Wissenschaftler zudem, dass...

Im Focus: Verzerrte Atome

Mit zwei Experimenten am Freie-Elektronen-Laser FLASH in Hamburg gelang es einer Forschergruppe unter Führung von Physikern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg, starke nichtlineare Wechselwirkungen ultrakurzer extrem-ultravioletter (XUV) Laserpulse mit Atomen und Ionen hervorzurufen. Die heftige Anregung des Elektronenpaars in einem Heliumatom konkurriert so stark mit dem ultraschnellen Zerfall des angeregten Zustands, dass vorübergehend sogar Besetzungsinversion auftreten kann. Verschiebungen der Energie elektronischer Übergänge in zweifach geladenen Neonionen beobachteten die Wissenschaftler mittels transienter Absorptionsspektroskopie (XUV-XUV Pump-Probe).

Ein internationales Team unter Leitung von Physikern des MPIK veröffentlicht seine Ergebnisse zur stark getriebenen Zwei-Elektronen-Anregung in Helium durch...

Im Focus: Distorted Atoms

In two experiments performed at the free-electron laser FLASH in Hamburg a cooperation led by physicists from the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear physics (MPIK) demonstrated strongly-driven nonlinear interaction of ultrashort extreme-ultraviolet (XUV) laser pulses with atoms and ions. The powerful excitation of an electron pair in helium was found to compete with the ultrafast decay, which temporarily may even lead to population inversion. Resonant transitions in doubly charged neon ions were shifted in energy, and observed by XUV-XUV pump-probe transient absorption spectroscopy.

An international team led by physicists from the MPIK reports on new results for efficient two-electron excitations in helium driven by strong and ultrashort...

Im Focus: Weltweit erster Nachweis von strominduzierten Kräften zwischen zwei Molekülen

Einem Forscherteam um Professor Jörg Kröger, Leiter des Fachgebietes Experimentalphysik der TU Ilmenau, ist es in enger Zusammenarbeit mit theoretischen Physikern der Technischen Universität Dänemark gelungen, strominduzierte Kräfte in einem Kontakt aus genau zwei C60-Molekülen nachzuweisen. Die erzielten weltweit einzigartigen Ergebnisse sind bedeutsam für das grundlegende Verständnis kleinster elektrischer Kontakte und damit ihre Anwendung in miniaturisierten elektronischen Bauelementen. Sie wurden in der jüngsten Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „Nano Letters“ veröffentlicht.

In ihrem Artikel „Nonequilibrium Bond Forces in Single-Molecule Junctions“ zeigen die Wissenschaftler auf, dass die strominduzierten Kräfte deutlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Weniger Lärm in Innenstädten durch neue Gebäudekonzepte

08.11.2019 | Veranstaltungen

Automatisiertes Fahren und Recht

06.11.2019 | Veranstaltungen

Hochentropie-Legierungen für heiße Turbinen und unermüdliche Pressen

05.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Laser versus Unkraut: LZH zeigt Agrar 4.0 auf der Agritechnica

08.11.2019 | Messenachrichten

Forschung für den Mittelstand 4.0: Digitale Zustandsüberwachung durch Schallemmisionsverfahren

08.11.2019 | Informationstechnologie

Absinkende Luftpakete mitverantwortlich für Hitzewellen

08.11.2019 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics