Die Initiativen

Hybride Diodenlaser-Systeme - Berlin (2007-2011)

Das InnoProfile-Vorhaben

Das Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) ist eines der führenden Institute für optoelektronische Bauelemente auf der Basis von III/V-Verbindungshalbleitern. Die Hochleistungsdioden- laser aus dem FBH konnten in den letzten Jahren den Weltstand bestimmen. Diese hochbrillanten Lichtquellen basieren auf einer hochentwickelten Chiptechnologie und zeichnen sich durch die Kom- paktheit der aktiven Elemente, geringen Energieverbrauch und außerordentliche Zuverlässigkeit aus.

Um diese Eigenschaften für neue Anwendungen in der Materialbearbeitung, der Sensorik, Medizintechnik und im Entertainmentbereich (Displaytechnologie) nutzbar zu machen, sind weitere Verbesserungen in der Brillanz und die Erschließung weiterer Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich notwendig.

Die Nachwuchsforschungsgruppe wird leistungsstarke, hochbrillante hybride Laserstrahlquellen mit Hilfe von Mikrooptiken und Kristallen entwickeln. Dabei kann sie auf der etablierten cutting-edge Chip- und Montagetechnologie des FBH aufbauen. Entscheidend für den späteren Einsatz werden Effizienz, geringe Größe, einfache Handhabung und Zuverlässigkeit sein.

Die Arbeiten der Nachwuchsgruppe werden in enger Abstimmung mit regionalen KMU durchgeführt, die sowohl frühzeitig von den Ergebnissen erfahren als auch durch ihre Marktkenntnis zu Zielstellungen beitragen. Dadurch wird die Innovations- und Wirtschaftskraft der optischen Technologien in der Region Berlin-Brandenburg nachhaltig gestärkt. 

Die Ziele

Ziel des Projektes ist die Bereitstellung von miniaturisierten Laserstrahlquellen für ein breites Anwendungsfeld. Die kompakten Diodenlaser sollen zuverlässig im sichtbaren Spektralbereich (rot, grün und blau) mit 3 bis 5 W Ausgangsleistung emittieren. Diese Lichtquellen werden als „Hybride Diodenlaser-Systeme“ in der typischen Größe einer Streichholzschachtel realisiert. Sie zeichnen sich durch präzise Wellenlängen, direkte Modulierbarkeit, Leistungsstabilität, geringen Energieverbrauch, hohe Lebensdauer und Wartungsfreiheit bei relativ niedrigen Herstellungskosten aus.

Damit besitzen sie ein hohes wirtschaftliches Verwertungspotenzial. Bereits existierende Industriekooperationen sollen weiter ausgebaut und neue Kontakte zu relevanten Unternehmen hergestellt werden. Die mit der Durchführung des Forschungsprojektes erworbene Grundlagenkompetenz wird in den nächsten Jahren mehreren KMU der Region zur Verfügung gestellt. Im Projekt erworbenes Wissen soll über „Köpfe“ in den industriellen Bereich hineingetragen und dort nutzungsspezifisch weiterentwickelt werden.Mögliche Anwendungsfelder sind das Laserfernsehen, das Bilder in Kinoqualität für zu Hause liefert, sowie optische Spektroskopieverfahren zur Analyse von Spurengasen und zum Nachweis von Umweltverschmutzungen. In der Medizintechnik eignen sich die brillanten Lichtquellen unter anderem zur DNA-Analytik, Zythopathologie oder zellulären Mikroskopie. 

Die thematischen Schwerpunkte

Das Vorhaben setzt bei mehreren technischen Makrotrends an:

  • Halbleiterlaser sind Schlüsselbauelemente für die optischen Technologien.
  • Durch den Trend zur Miniaturisierung von Strahlquellen werden kompakte, zuverlässige und effiziente Halbleiterlasersysteme künftig die gegenwärtig eingesetzten sehr komplexen, teuren und großen Lasersysteme ersetzen.
  • Es besteht ein hoher industrieller Bedarf an miniaturisierten Laserstrahlquellen basierend auf Halbleitermaterialien im sichtbaren Spektralbereich.

Im Einzelnen werden folgende Teilprojekte bearbeitet:

  • Entwicklung von Halbleiterschichtstrukturen und Optimierung der Chiptechnologie

    • Halbleiterschichtstrukturen im nahen infraroten (NIR) Spektralbereich mit extrem geringer Divergenz
    • Schichtstrukturen für Halbleiterlaser im Spektralbereich von 635 nm
    • passive Bragg-Reflektoren aus Halbleitermaterialien
  • Konzeption hochbrillanter Lasersysteme für den optischen Leistungsbereich von 10 W im NIR-Spektralbereich
  • Präzisionsmontage von Halbleiterbauelementen und Optiken auf einer mikrooptischen Bank

    • Konzeption eines miniaturisierten Lasermoduls im sichtbaren Spektralbereich mit integrierter Second Harmonic Generation
    • Weiterentwicklung des Verfahrens zur Positionierung im Submikrometer-Bereich
    • Optimierung des Wärmemanagementsystems aktiver und passiver Elemente

Die Partner

  • JENOPTIK Diode Lab GmbH, Berlin
  • Three-Five-Epitaxial Service AG, Berlin
  • Eagleyard Photonics GmbH, Berlin
  • Lumics GmbH, Berlin
  • Picoquant GmbH, Berlin

Kontakt

Prof. Dr. rer. nat. Günther Tränkle und
Dr. rer. nat. Katrin Paschke
Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)
Gustav-Kirchhoff-Straße 4
12489 Berlin
Tel.: 030 6392-2601 und - 3955
E-Mail: guenther.traenkle[at]fbh-berlin.de und katrin.paschke[at]fbh-berlin.de
Internet: www.fbh-berlin.de/sondervorhaben/innoprofile 



Die InnoProfile-Initiative entwickelt ihr regionales Innovationsprofil mit dem InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt FaBriDi und der InnoProfile-Transfer-Nachwuchsgruppe YELLOW weiter.


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