Kompakte Lichtquelle für Materialanalytik und Materialbearbeitung

  • 11. November 2011

Eine neuartige Picosekunden-Lichtquelle, die aus einem modengekoppelten Diodenlaser mit hybrid-integriertem Pulspicker und Verstärker besteht.

Forscher am Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik haben eine neue Laserquelle entwickelt, die optimierte Komponenten der Diodenlaser- und HF-GaN-Technologie sowie ein maßgeschneidertes Schaltungsdesign nutzt und Lichtpulse im Picosekundenbereich erzeugt.

Abb.: Die ps-Lichtquelle verbindet Laser- und HF-Know-how. (Bild: FBH)

Abb.: Die ps-Lichtquelle verbindet Laser- und HF-Know-how. (Bild: FBH)


Die optischen Komponenten sowie die HF-Elektronik sind auf einer Fläche von nur 25 Quadratzentimetern aufgebaut. Der optische Teil besteht aus einem einen Zentimeter langen 4-Sektions-DBR-Laser (Masteroszillator), der mittels Modenkopplung optische Pulse mit einer Halbwertsbreite von 10 Picosekunden und einer Folgefrequenz von etwa 4,3 Gigahertz bei einem 230 Impulsabstand von 230 Picosekunden erzeugt.

Ein aus zwei Sektionen bestehendes optoelektronisches Bauelement (HF-ansteuerbarer RW-Wellenleiter und Trapezverstärker) wird zur Pulsselektion und Verstärkung genutzt. Die Kopplung zwischen diesen Bauteilen und die Strahlformung nach dem Trapezverstärker erfolgt mittels mikro-optischer Linsen. Alle Teile sind mit hoher Präzision zueinander justiert und fixiert.

Der kompakte Aufbau ermöglicht eine hohe Stabilität der Anordnung. Für die elektronische Ansteuerung setzt das FBH selbst entwickelte, ultraschnelle GaN-Transistoren mit geringer Kapazität und großer Stromdichte ein. Um einzelne Pulse zu „Picken“ also Auszuwählen werden die Stromimpulse innerhalb von 100 Picosekunden an- und ausgeschaltet.

Mit dieser Laserquelle ist ein kompaktes Modul entstanden, das ultrakurze Lichtimpulse kürzer als 10 Picosekunden mit wählbaren Folgefrequenzen vom Hertz- bis Gigahertz-Bereich bereitstellen kann. Die Anwendungen dieser leistungsfähigen und hoch flexiblen Laserquelle liegen insbesondere in der Materialanalytik und in der Materialbearbeitung. Dort kann sie als flexibler Seeder für Faser- oder Festkörperlaserverstärker genutzt werden.

FBH / PH

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Simu­la­tion im Hoch­frequenz­bereich mit dem RF Module

  • 29. September 2016

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