Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Nová generace polovodičových laserů s diamantovým sendvičem
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Nová generace polovodičových laserů s diamantovým sendvičem

Vědci z univerzity ve Stuttgartu ukázali cestu pro novou generaci polovodičových laserů. Tyto mají být zejména výkonnější a použitelné v nových oblastech. Lasery jsou založeny na diamantovém sendviči.

Své popularitě vděčí lasery především filmům, jako je Star Wars nebo James Bond. Nyní se lasery používají podle výkonu, kvality paprsku a vlnové délky především pro řezání a svařování různých materiálů nebo v lékařské technice. Ve výzkumných organizacích Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen (IHFG) a Strahlwerkzeuge (IFSW) vyzkoušeli možnosti dalšího zlepšení výstupního výkonu polovodičových kotoučových laserů, vylepšení profilu paprsku a získání možnosti řízení vlnové délky během provozu bez ztráty jejich současných výhod.

Protože polovodič sám představuje velmi špatný vodič tepla a vysoké teploty všeobecně škodí všem laserům, upustili výzkumníci od všeho, co není pro laser nezbytně nutné. Nosný substrát, na kterém je nanesena vrstva polovodiče, byl zcela odstraněn. U polovodičových kotoučových laserů je vždy integrováno polopropustné zrcadlo, které je nyní odstraněno a nahrazeno dalším externím zrcadlem.


Výroba diamantového polovodičového sendviče vyžaduje citlivé prsty a klidné ruce.

Zůstala pouze malá, sto nanometrů tlustá aktivní laserová zóna. Tato byla umístěna mezi dva dia-mantové kotoučky, neboť se průsvitný drahý kámen hodí jako chladicí těleso. Dva pracovníci mokrou chemickou cestou na nosný substrát izolovali laserovou aktivní zónu. Polovodičová membrána – silná pouze osminu tloušťky lidského vlasu – může být nanesena jenom mokrou chemickou cestou. Membránu umístili do středu diamantového kotoučku o průměru 4 mm a tloušťce 0,5 mm. „Potřebovali jsme velmi klidné ruce, velkou šikovnost a trpělivost, protože pokud polovodičová mem-brána není na kotoučku dokonale přichycena, nemůžeme pokračovat dál, aniž bychom ji neponičili,“ vysvětluje Hermann Kahle, doktorand na IHFG.

Dosáhnout vysokého výstupního výkonu

Po mnoha pokusech byl diamantový polovodičový sendvič hotový a bylo možné integrovat ho do rezonátoru laseru a v laboratoři optiky stanovit jeho vlastnosti. Seřízení trvalo hodiny. Konečně začala laserová membrána pracovat a vysílala silný světelný paprsek v červeném spektru záření. Ukázaly se očekávané vlastnosti: vysoký výstupní výkon, přestavitelnost vlnové délky během provozu, perfektní profil paprsku. To vše se podařilo díky diamantovému sendviči při provozní teplotě 10 °C. Dříve bylo nutné část konstrukce laseru chladit na –30 °C.


 Polovodičová membrána mezi dvěma kruhovými diamantovými kotoučky. Průhledný drahý kámen jako integrované chladicí těleso.

Pro výzkumný tým teprve nyní začala detailní práce. „Mohli jsme konečně realizovat laser, který nebylo dosud možné v oblasti polovodičů sestavit,“ říká Kahle. Na nový laser se tak může těšit například medicína: lze jej použít například pro fotodynamickou terapii – paprsek má vlnovou délku stejnou jako používané světelné medikamenty. Navíc může být rozšířena světelná oblast polovodičových laserů o nové barvy, jako je žlutá nebo oranžová. S jinými polovodičovými materiály je nyní možné vytvořit také membránové lasery s modrým výstupním paprskem. Kombinace červené se zelenou umožňuje vyrobit nový promítací přístroj pro kina, který bylo možné vidět například ve filmu Star Wars.

MM Das Industriemagazin č. 16, 2017, str. 70-–1

Rebecca Vogt, zpracoval: J. Řasa

jar.rasa@seznam.cz

Další články

Technologie spojování/ dělení materiálů
Nekonvenční technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky













Sledujte nás na sociálních sítích: