FBH baut winzigen FINDLING

Miniaturisiertes rot-emittierendes Lasermodul auch außerhalb des Labors einsetzbar

Miniaturisiertes Lasermodul mit optischem Isolator, das einzelmodige Strahlung bei 633 nm in eine polarisationserhaltende Faser emittiert. Bild: FBH

Anwendungen wie die Holographie oder Interferometrie benötigen sichtbares, kohärentes Licht. Bislang werden dafür Gaslaser wie etwa HeNe-Laser verwendet, die jedoch einige Nachteile haben. Dazu zählen große Abmessungen, eine zerbrechliche Glasröhre und dass sie mit Hochspannung betrieben werden müssen. Halbleiterlaser dagegen sind deutlich kleiner, robuster und Batteriespannungen reichen aus, um sie zu nutzen.

Am FBH wurden in den letzten Jahren rot-emittierende Laser mit internen Gittern (DBR-RWL) entwickelt, die Ausgangsleistungen bis 100 mW liefern [1]. Die Linienbreite dieser Laser liegt bei unter 10 MHz [2]; sie sind damit für Holographie und Interferometrie geeignet. Allerdings sind die Laser empfindlich gegenüber externem Feedback und müssen daher mit optischen Isolatoren geschützt werden. Zusätzlich werden ein geschlossenes Gehäuse und ein Faseranschluss benötigt, um sie benutzerfreundlich auch außerhalb des Labors einsetzen zu können.

Zu diesem Zweck hat das FBH im Rahmen des Projektes FINDLING [3] ein entsprechendes Lasermodul entwickelt. Das Modul besteht aus einer Laserdiode, einem miniaturisierten optischen Isolator (µ-Isolator), Kopplungsoptiken und einem polarisationserhaltenen Faserausgang (PM-Faser).

Um Rückreflexe, die den Laser beeinflussen würden, zu verhindern, wurde ein neuartiger µ-Isolator entwickelt und eingesetzt. Kernstück ist ein CdMnTe-Kristall mit sehr großer Verdet-Konstante als Faraday-Rotator. Dadurch waren kleinste Abmessungen des µ-Isolators mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Länge von nur 12 mm möglich. Der µ-Isolator zeigt eine Dämpfung von mehr als 20 dB in Isolations- und weniger als 2 dB in Transmissionsrichtung.

Hinter dem µ-isolator wird das Licht mithilfe einer asphärischen Linse in eine PM-Faser eingekoppelt. Die Kopplungseffizienz liegt bei etwa 45% und ermöglicht eine Ausgangleistung von mehr als 1 mW aus der PM-Faser bei einem Laserstrom von 100 mA und einer internen Temperatur von 20°C. Die elektrische Leistungsaufnahme des Lasers liegt dabei unter 250 mW bei einer Flussspannung von nur etwa 2 V. Damit ist diese Laserquelle ideal für zukünftige Anwendungen außerhalb einer Laborumgebung geeignet.

FINDLING wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter Projektnummer 13N13954 (01.04.2016 - 31.03.2019) gefördert.

Publikationen

[1] D. Feise, W. John, F. Bugge, G. Blume, T. Hassoun, J. Fricke, K. Paschke, and G. Erbert "96 mW longitudinal single mode red-emitting distributed Bragg reflector ridge waveguide laser with tenth order surface gratings," Opt. Lett., vol. 37, no. 9, pp. 1532-1534 (2012).

[2] G. Blume, M. Schiemangk, J. Pohl, D. Feise, P. Ressel, B. Sumpf, A. Wicht, and K. Paschke "Narrow Linewidth of 633-nm DBR Ridge-Waveguide Lasers," IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 25, no. 6, pp. 550-552 (2013).

[3] C. Nölleke, P. Leisching, F. Scholz, H. Thiem, G. Blume, and K. Paschke, "Micro-photonic single-frequency lasers in the visible spectral range," micro photonics conference, Berlin (2016).

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