Echtes Grün
Eine grüne Laserdiode erreicht 50 mW Ausgangsleistung.
Physik Journal – Eine grüne Laserdiode erreicht 50 mW Ausgangsleistung.
Grüne Laser sind für medizinische und industrielle Anwendungen interessant. Auch erzeugen sie als Lichtquelle in Miniprojektoren zusammen mit roten und blauen Lasern brillante Farbbilder. Doch kommerziell erhältliche, direkt emittierende grüne Laserdioden sind bislang ein Traum, da es kein geeignetes laseraktives Material gibt, das Strahlung mit ausreichender Leistung abgibt. Daher lassen sich für kommerzielle Anwendungen grüne Laserdioden derzeit nur mittels Frequenzverdopplung aus infraroten Laserdioden aufbauen.
Abb.: Der direkt emittierende grüne Laser strahlt zwischen 515 nm und 520 nm.
(Bild: Osram Opto Semiconductors)
Forschern von Osram Opto Semiconductors ist es nun gelungen, eine grüne Laserdiode zu entwickeln, die zwischen 515 nm und 520 nm strahlt und dabei eine Ausgangsleistung von 50 mW erreicht. Bei dem Labormuster handelt es sich um eine Diode, die auf einem GaN-Substrat gewachsen ist. Die Epistruktur besteht aus AlGaN-Mantelschichten, GaN-Wellenleiterschichten und aktiven Schichten mit unterschiedlichem Indiumgehalt. Die Vorder- und Rückseite der InGaN-Laserdiode sind mit dielektrischen Schichten verspiegelt. Bei der Herstellung war zu gewährleisten, dass die Laseraktivität nicht aufgrund des relativ hohen Indiumgehalts der aktiven Schichten leidet. Durch die verbesserte Materialqualität konnten die Forscher die Schwellenstromdichte der Diode so weit senken, dass ein gepulster Laserbetrieb möglich wird. Die jetzige Schwelle von etwa 9 kA/cm2 ist etwa dreimal so hoch wie bei heute erhältlichen blauen Laserdioden.
Gegenüber einer frequenzverdoppelten infraroten Laserdiode hätte eine InGaN-Diode die Vorteile, temperaturstabiler und höher modulierbar zu sein. Denn bei einer Frequenzverdopplung absorbieren die verwendeten Kristalle sehr schmalbandig, sodass es schwierig ist, den Emissionsbereich des infraroten Pumplasers mit dem Absorptionsbereich des Kristalls über einen weiten Temperaturbereich aufeinander abzustimmen. Außerdem fällt die Resonatorlänge eines frequenzverdoppelten Lasers deutlich größer aus als bei einer Laserdiode, sodass sich die stehende Laserwelle viel langsamer aufbaut. Laut Osram Opto Semiconductors ist die Modulierbarkeit der InGaN-Diode höher als 100 MHz. Zudem ist die grüne Laserdiode auch kleiner als eine frequenzverdoppelte infrarote.
Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, Oktober 2009, S. 15
AH
