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Galliumnitrid-Diodenlaser

Wir entwickeln Diodenlaser, die auf dem Materialsystem (InAlGa)N basieren. Deren Eigenschaften stimmen wir gezielt auf das jeweilige Einsatzgebiet ab – etwa die  Atomspektroskopie oder Atomuhren für die integrierte Quantentechnologie. Für derartige Anwendungen müssen die Laser insbesondere eine schmalbandige, temperaturunempfindliche Emission bei einer präzise definierten Wellenlänge bieten. Sie müssen sich zudem langzeitstabil mit moderaten Emissionsleistungen und einer guten Strahlqualität betreiben lassen.

Unsere Entwicklungen konzentrieren sich derzeit auf Diodenlaser mit Emissionswellenlängen im Bereich von 400 bis 420 nm:

  • RW-Diodenlaser (RW = Ridge Waveguide) mit Rippenbreiten von 2-3 µm: Laserbetrieb ab ca. 50 mA, max. Emissionsleistung ca. 100 mW, CW-Lebensdauer von über 500 h
  • DFB-Diodenlaser (DFB = Distributed Feedback) und DBR-Diodenlaser (DBR = Distributed Bragg Reflector) mit monolithisch integrierten Oberflächen-Bragg-Gittern hoher Ordnung: longitudinale Monomodigkeit im Dauerstrichbetrieb
  • Diodenlaser mit externem Resonator (ECDL = External Cavity Diode Laser): Deren extrem schmale Linienbreiten sind insbesondere für die Integrierte Quantentechnologie des FBH interessant
Drei RW-Diodenlaser hintereinander
GaN-Diodenlaser des FBH in p-up-Montage auf Submount und C-Mount
Messplatz zur Aufnahme von gepulsten Leistung-Strom-Spannung-Kennlinien, Spektren, Nah- und Fernfeldern von GaN-Diodenlaser
Messplatz zur Aufnahme von gepulsten Leistung-Strom-Spannung-Kennlinien, Spektren, Nah- und Fernfeldern von GaN-Diodenlaser


Komplette Prozesskette zur Herstellung von GaN-Diodenlasern im eigenen Haus:

  • Simulation von (InAlGa)N-Heterostrukturen
  • MOVPE-Wachstum auf GaN-Substraten inkl. Materialanalytik
  • Chipprozesstechnologie
  • Facettentechnologie
  • Chipmontage auf Submounts und Kühlkörper
  • Charakterisierung, z. B. Leistung-Strom-Spannung-Kennlinien, Spektren sowie Fern- und Nahfelder
  • Langzeit-Stresstests

Unsere aktuellen Projekte

LARUS

Laserquelle, aus der ein blau-violetter Laserstrahl austritt

Im Projekt LARUS* entwickeln wir Laserquellen im blau-violetten Spektralbereich für optische Frequenzstandards auf der Basis von Rubidium für den Einsatz im Weltraum. Zur Realisierung dieses Vorhabens werden Laserdioden mit einer geringen Linienbreite und hoher Lebensdauer benötigt. Die geringen Linienbreiten werden mit Rippenwellenleiter-Laserdioden in einem externen Resonator erzielt. Zur Erhöhung der Lebensdauer werden u. a. die Epitaxiestruktur optimiert und der Einfluss der Umgebungsatmosphäre auf die Stabilität der Laserfacetten untersucht.

*Entwicklung einer Laserquelle für eine Rubidium-basierte optische Atomuhr

UVSimTec

winziger GaN-Laserchip auf Finger, davon ausgehend eine schematische Darstellung davon, wie der Chip aufgebaut ist und wie er funktioniert.

Im UVSimTec* Projekt entwickeln wir mit unseren Projektpartnern neuartige AlGaN-basierte Laserdioden für eine Emission im UVC-Spektralbereich. Dabei ist das FBH für die Entwicklung der AlN/Saphir-Templates zuständig, welche als Basis für die spätere Abscheidung der Laser-Heterostruktur dienen. Durch die Nutzung bzw. die Kombination von gesputtertem AlN, dem Ausheizen bei hohen Temperaturen sowie einer lateralen Strukturierung sollen Templates mit einer bis zu zwei Größenordnung kleineren Defektdichte, verglichen zu Standard-MOVPE gewachsenen Saphir/AlN-Templates, realisiert werden.

*UV Lasers: Von der Modellierung und Simulation zur Technologie

Ausgewählte Publikationen