Im Blickpunkt

Ein Forscherteam sieht gelb

„YELLOW“ funktioniert! Damit hat das Forschungsprojekt dieses Namens den anspruchsvollen Meilenstein genommen, mit dem es nun an die praktische Umsetzung gehen kann. Nach einjähriger Suche wurden das geeignete Material und Wege gefunden, Mikro-Lasermodule herzustellen, die in der Lage sind, den gelben Spektralbereich zu erreichen.

So sieht ein Sreichholzschachtel-großes hybrid-integriertes Diodenlaser-Modul aus dem Ferdinand-Braun-Institut aus. Es besteht aus Laserchip, Mikrolinsen und dem Kristall für die Frequenzverdopplung.
Wellenlängen um 460 Nanometer (nm) sind im Spektralbereich blau sichtbar, Wellenlängen um 532 nm sind grün, und die um 640 nm leuchten rot. Das ist zumindest für jene, die in Physik bewandert sind, nichts Neues. Relativ neu ist in diesem Zusammenhang das Forschungsergebnis eines Teams, das sich am Ferdinand-Braun-Institut in Berlin mit der Entwicklung von „Hybriden Diodenlaser-Systemen“ beschäftigt. Projektleiterin Dr. Katrin Paschke legt ein solches Diodenlasermodul, das eine der besagten Wellenlängen erfasst, auf ihren Handteller – ein golden glänzendes Schmuckkästchen, so groß wie eine Streichholzschachtel. Wird es geöffnet, kann man sehen: Die Diode darin, ist nur etwa so groß wie ein Reiskorn.


Mikroschritte nehmen Meilenstein

Diese hybriden Diodenlasersysteme kommen in der medizintechnischen und biologischen Analytik zum Einsatz. Sie erzeugen beispielsweise Impulse, die auf Zellen gerichtet dynamische Reaktionen sichtbar machen. „Diodenlaser sind sehr effizient“, sagt Katrin Paschke und dass sie sich darum für derartige Anwendungen besonders eignen. Einleuchtend auch: Je kompakter, bzw. kleiner die Geräte sind, umso mehr Energie, Platz und Kosten sparen sie. Die Streichholzschachtel-Größe, so Katrin Paschke, sei da ein enormer Fortschritt im Vergleich zu den Ausmaßen eines Schreibtisches. So groß nämlich seien bislang die Geräte, die den gelben Spektralbereich erfassen.

Manch einer muss womöglich jetzt tief in seinen Gedächtnis-Schubfächern suchen, um dort verkramtes Schulwissen hervorzuholen. Physikerin Paschke hilft dabei: „Der gelbe Spektralbereich wird erst beim Halbieren der Wellenlängen von 1120 bis 1180 nm erreicht.“ Im zurückliegenden Jahr, erklärt sie, habe ihr Team erfolgreich nach Material und Wegen geforscht, um auch für diese Wellenlänge Reiskorn-große Dioden zu entwickeln.

„YELLOW“ heißt bezeichnenderweise diese vom BMBF geförderte InnoProfile-Transfer-Initiative. Kürzlich präsentierte sie auf einem Meilenstein-Kolloquium ihre Zwischenergebnisse: Ein Zuverlässigkeitstest in der Alterungsanlage habe ergeben, so die Projektleiterin, dass die Galliumarsenid-basierten Laserdioden für die Erzeugung gelben Lichts geeignet sind. Deren Wellenlänge muss allerdings mithilfe von nichtlinearen Kristallen halbiert werden.

Diodenlaser der neuen Generation

Dr. Katrin Paschke mit Doktorand Daniel Jedrzejczyk, der gerade mit der Mikromontage beschäftigt ist. Im Hintergrund Roland Bege und Michael Sintschuk.
Füßlinge, Kittel und Haarnetz sind vorgeschrieben für jeden, der hinter die Labortür mit der Aufschrift „Hybride Lasersysteme“ treten will. Staubkörner sollen draußen bleiben; wo man sich mit Mikro-Bauteilen beschäftigt. Ein junges Forscherteam setzt hier die theoretischen YELLOW-Erkenntnisse in die Praxis um und integriert den Laserchip mittels präziser Mikromontage zusammen mit dem Kristall und weiteren optischen Elementen auf einer Mikrobank.

Doktorand Daniel Jedrzejczyk schaut durch das Mikroskop. Er arbeitet unter zehnfacher Vergrößerung, wenn er mittels Vakuumpinzette und Vakuumansaugung die Mikromodule zusammenbaut. Deren optische Leistung wird dann immer wieder getestet. „Wenn die optimale Konstruktion des Chips gefunden ist, kann er in die Serienproduktion gehen“, sagt Katrin Paschke. Das YELLOW-Projekt hat jetzt 3,5 Jahre Zeit, den Demonstrator zu entwickeln.


Nähere Informationen zur InnoProfile-Transfer-Initiative YELLOW finden Sie hier.


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