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Zum Abschluss des Leitprojekts ueber Hochleistungs-Diodenlaser (HLDL) und diodengepumpte Festkoerperlaser
Abkuerzungen, Erklaerungen: DL : Diodenlaser, HLDL: Hochleistungs-Diodenlaser, das sind DL mit mehreren 100 Milliwatt Leistung, DL-Barren: auf einem Wafer hergestellte, parallel geschaltete HLDL (20 - 30 Stueck auf etwa 0,6x10 mm2 Flaeche), III/V-Verbindungshalbleiter: Aus den Elementen der III. und V.Gruppe des Periodensystems der Elemente synthetisierte Halbleiterkristalle, wichtigste Vertreter: Gallium-Arsenid (GaAs) und Indium-Phosphid (InP)
Um die vielen Fragen zu klaeren und adaequate Loesungen zu entwickeln, wurden sieben Teilprojekte festgelegt. Das, im Laufe der vergangenen drei Jahre Erreichte, fassen im Folgenden die jeweiligen Gruppensprecher zusammen:
Dr. Stefan Heinemann (Jenoptik Laserdiode, Jena) "Einfluesse von Herstellungs- und Verbindungstechniken auf konfektionierte HLDL":
Im Rahmen des Vorhabens Laser 2000 wurden im Verbund "Konfektionierung" die technologischen Grundlagen fuer die reproduzierbare und zuverlaessige Montage von DL geschaffen, deren technische Parameter im internationalen Vergleich eine Spitzenstellung einnehmen. Unter technischen Gesichtspunkten sind vor allem die erreichte Lebensdauer mit mehr als 10.000 Stunden bei 30 Watt optischer Ausgangsleistung zu nennen. Spitzenwerte gab es auch im Dauerstrichbetrieb mit ueber 100 Watt und im gepulsten Betrieb mit knapp 300 Watt aus einem einzigen Barren. Die Implementierung von Mikrooptiken und mikrooptischen Elementen erlaubt die Buendelung der sehr divergenten DL-Strahlung auf einen Fleck von 1,5 x 3,5 mm2 mit Leistungen bis 600 Watt im Dauerbetrieb und/oder die Einkoppelung in Lichtleitfasern mit 40 Watt am Ende einer Faser von 0,6 mm Durchmesser. Bei der Herstellung von DL-Stapeln fuer optische Dauerstrichleistungen mit mehr als 400 Watt steht Deutschland international an der Spitze. Neue Anwendungsfelder ergaben sich hieraus fuer den DL, z.B. in der direkten Materialbearbeitung, wie Schweissen und das Haerten von Metallen, um nur einige zu nennen.
Dr. Andreas Tuennermann (Laserzentrum, Hannover) "Analyse neuartiger Kristallstrukturen unter dem Einfluss hoher spektraler Leistungsdichten":
Durch den massiven Forschungseinsatz innerhalb der letzten Jahre sind in konzertierter Verbundarbeit Grundlagen zu, durch DL angeregt Festkoerperlaser geschaffen worden. Es werden relevante Lasereigenschaften bis zu Ausgangsleistungen im Kilowatt-Bereich beherrscht, zudem konnte der Emissionsbereich von diodengepumpten Festkoerperlasern in den sichtbaren und infraroten Spektralbereich erweitert werden. Es stehen damit heute Laserkonzepte zur Verfuegung, die auch kuenftig den Anforderungen aus der Industrie, Biotechnologie und Medizin gerecht werden koennen. Eine Substituierung bestehender Systeme am Markt durch diodengepumpte Festkoerperlaser wird bereits beobachtet. Die zukuenftige Verbindung dieser neuen Laserkonzepte mit Methoden der integrierten Optik, sowie der Mikrosystemtechnik wird innerhalb kurzer Zeit die gesamte Lasertechnik revolutionieren und damit neue Einsatzfelder erobern.
Dr. Roland Diehl (IAF,Freiburg) "Laserphysikalische Grundlagen zur Strahlbildung, -formung und -fuehrung in III/V Strukturen fuer hohe optische Leistungen:
Von den Partnern des Forscherverbundes wurden neuartige Konzepte fuer HLDL entworfen, verwirklicht und in ihrem Verhalten eingehend untersucht. Zielstellungen waren eine Erweiterung des Wellenlaengenbereichs (670 - 1100 nm) und eine verbesserte Strahlqualitaet, letztere besonders im Hinblick auf eine moeglichst beugungsbegrenzte Emission. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung fuer hohe Leistungsdichten, die den Direkteinsatz von DL ermoeglichen. Einweiteres Ziel war die Entwicklung von GaAs-Substraten hoher Qualitaet fuer die Epitaxie. An DL-Struktuen fuer hohe Ausgangsleistungen wuren DL-Verstaerker-Anordnungen, DL mit trapezfoermiger Resonatorgeometrie und aluminiumfreie DL, zur Verbesserung von Zuverlaessigkeit und Lebensdauer hergestellt. Die emittierten Lichtleistungen liegen im Bereich einiger Watt pro Einzelemitter mit, im Vergleich zu DL-Barren erheblich besserer Strahlqualitaet.
Criteria of this press release:
Information technology, Materials sciences, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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