Design und Montagetechnologien miniaturisierter Laserstrahlquellen für den sichtbaren Spektralbereich

Abstract:
Laserstrahlquellen im sichtbaren Spektralbereich haben eine Vielzahl von Anwendungsfeldern. Wellenlängen im Bereich um 488 nm können in der DNS Analytik, für spektroskopische Anwendungen, bei der Laserkühlung oder auch in der Entertainmentbranche eingesetzt werden. Um solche Strahlquellen mit hoher Ausgangsleitung herstellen zu können, wird auf eine nichtlineare Frequenzverdopplung (second harmonic generation, SHG) der nahen Infrarotstrahlung (NIR) vorgenommen. Dazu werden periodisch gepolte LiNbO3 (PPLN) bulk-Kristalle mit hochbrillanten, kantenemittierenden Halbleiterlasern bei 976 nm gepumpt. Da die Qualität der frequenzverdoppelten Strahlung sowie die Konversionseffizienz von der Strahlquelle abhängen, sind diese geeignet auszuwählen und aufzubauen. Die Miniaturisierung, die durch hybride Integration aller Bauelemente auf einer mikrooptischen Bank erreicht wird, erlaubt in Zukunft auch den Einsatz in mobilen Anwendungen. Die Integration der funktionalen Elemente wie der Laserstrahlquelle, der strahlformenden Elemente und dem SHG Kristall erfolgt auf einer optischen Bank mit einem Footprint von (10x50) mm². Die Herausforderung dabei ist ein thermisches Management, das durch die Heizung des PPLN Kristalls notwendig wird. Mit einem solchen Modul wurden bisher 500 mW optische Ausgangsleistung bei einem Wirkungsgrad von 3,5 % erzielt.