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Nano-Photonics Materials and Technologies for Multicolor High-Power Sources

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Strahlende Zukunft für europäische Lasertechnologie

Kompakte, für die Massenproduktion geeignete Laser, die in normalerweise schwer zugänglichen Teilen des Lichtspektrums arbeiten können - in der sogenannten "grüne Lücke" - sind dank bahnbrechender Arbeiten europäischer Photonikexperten nun der Realität ein Stück näher gerückt.

Digitale Wirtschaft

Laserdioden sind Halbleiterbauelemente, die in allgegenwärtigen Geräten wie etwa Strichcodelesern und Laserpointern eingesetzt werden. Sie arbeiten derzeit mit einem eingeschränkten Bereich sichtbarer Wellenlängen, was die Entwicklung von Lasern höchster Leistung, den High-Brightness-Lasern, bremst, die man heutzutage in Wissenschaft und Wirtschaft dringend benötigt. Das europäische Projekt "Nano-photonics materials and technologies for multicolour high-power sources" (NATAL) nahm die Herausforderung an, neue Laser-Technologien zu entwickeln, die die "grüne Lücke" schließen und bei einer Vielzahl anderer Anwendungen zum Einsatz kommen könnten, die hellere, speziell abgestimmt Miniaturlaser erfordern. Beispiele dafür sind Overhead-Beamer oder auch Fertigungsanlagen aller Art. Entwicklungen neuartiger Halbleiter-Verstärkungsmaterialien und die Demonstration hochentwickelter mikrooptischer Elemente, die man für neue Laser benötigt, kennzeichnen den Durchbruch von NATAL. Der Schlüssel zum Erfolg lag in der Arbeit an optisch gepumpten "Vertical external-cavity surface emitting lasers" (Vecsel, oberflächenemittierender Laser mit vertikalem externen Resonator), eines Typs Halbleiterdiodenlaser (SDL), der einen hochwertigen, leistungsstarken Lichtstrahl erzeugt. Die Projektpartner konnten mehrere wissenschaftliche Premieren feiern, darunter ein sämtliche Rekorde brechendes sichtbares Licht höchster Leistung und der allererste Einsatz blauer Laserdioden zum direkten optischen Pumpen rotem SDL-Material. Ein Partner konnte mit Erfolg ein modernes 3D-Simulationstool entwickeln, das nicht nur elektrooptische und thermische Eigenschaften des Verstärkungschips, sondern auch den Effekt externer optischer Elemente berücksichtigt. Potenzielle wissenschaftliche und industrielle Einsatzzwecke für kompakte, in Massenproduktion hergestellte, von der Vecsel-Technologie inspirierte Laser gibt es viele: in der Medizin, der Displaytechnik, den Biowissenschaften und der UV-Lithographie. Der NATAL-Partner OSRAM Opto Semiconductors hat Berichten zufolge RGB-Projektionstechnik (Rot-Grün-Blau) mit geringer Leistung entwickelt. Epicrystals, ein weiterer Projektpartner, hat seine firmeneigene DeCIBEL-Technologie kommerzialisiert, während das Unternehmen Firma Toptica an wissenschaftliche Anwendungen der Halbleiter-Vecsel-Technologie im nahen Infrarot arbeitet. Die kollektive Arbeit des NATAL-Konsortiums sowie seine verschiedenen Folgeprojekte und Aktivitäten wie etwa das EU-finanzierte integrierte Projekt Fast-Dot ebnen nun den Weg in eine strahlende Zukunft: Die europäische Laserforschung steht besser da als je zuvor - technologische Entwicklungen sind im Kommen.

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