Oberflächenemitter in Diodenpaketen

08.11.2000 - (idw) Universität Ulm

Oberflächenemitter in Diodenpaketen
Berthold-Leibinger-Innovationspreis geht nach Ulm

Mit seinem Beitrag "Oberflächenemittierende Laserdioden mit Vertikalresonator" hat Dr.-Ing. Martin Grabherr, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung Optoelektronik der Universität Ulm in der Arbeitsgruppe von Abteilungsleiter Prof. Dr.-Ing. Karl Joachim Ebeling, beim Berthold-Leibinger-Innovationspreis 2000 den 2. Platz belegt. Der von der Berthold-Leibinger-Stiftung, Ditzingen, erstmals ausgeschriebene, künftig aller zwei Jahre international zur Ausschreibung vorgesehene Preis würdigt innovative Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der angewandten Lasertechnologie in der Produktionstechnik. Dotiert ist er mit zwanzig-, zehn- und fünftausend Euro für die drei Preisstufen. Der interdisziplinären Jury gehören international renommierte Persönlichkeiten aus Wissenschaft und Wirtschaft an. Sie bewerten die eingereichten Arbeiten nach Erkenntnisfortschritt im Verhältnis zum Stand der Technik, wissenschaftlicher Qualität, technischer Kreativität, Nutzen für die Praxis und synergetischer Effekte in der industriellen Umsetzung.

Diodenlaser nehmen bereits seit Mitte der 80er Jahre in der Lasertechnik eine überragende Stellung ein. Hohe Effizienz, Kompaktheit und einfachste Handhabung sind ihre Markenzeichen. Eingesetzt wurden sie bisher vor allem in der Informations- und Kommunikationstechnik, in Glasfasernetzen und CD-Playern bis hin zu Laserdruckern und professionellen Drucksystemen. In der Produktionstechnik dagegen kamen ihre Vorteile bisher kaum zum Zuge, da die verfügbare Laserleistung einzelner Dioden weit unterhalb der Anforderungen liegt.

Um dennoch Leistungen von 100 Watt bis zu mehreren Kilowatt zu erreichen, setzen die Optoelektroniker viele Diodenlaser in Reihen nebeneinander, die sie anschließend übereinanderstapeln. Für maximalen Ertrag werden diese sogenannten Barren zuletzt nochmals kombiniert. Bei solchen Diodenpaketen größtmögliche Integrationsdichte der winzigen Bauteile zu erzielen und die Eigenschaften des zusammengesetzten Laserlichtes zu optimieren, stellt hohe technologische Anforderungen an die Mikrotechniker. Daher sind die Hochleistungs-Diodenlaser erst seit wenigen Jahren, dank der Fortschritte in der Mikrotechnik, über den Status von Labor-Prototypen hinausgediehen.

Ein völlig neuer Typ, die oberflächenemittierende Laserdiode oder VSCL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode), hat seit Mitte der 90er Jahre Furore gemacht. Gegenüber den bisher dominierenden sogenannten Streifenlasern, die das Laserlicht aus der Kante, also seitlich emittieren, zeichnet sie sich vor allem durch einfachere Montage und Kühlung sowie bessere optische Eigenschaften des Laserlichtes aus. Aufwendige Justagearbeiten und komplizierte optische Mikrosysteme, wie bei herkömmlichen Laserdioden notwendig, entfallen weitgehend. Im Rahmen seiner Dissertation suchte Grabherr nun nach Möglichkeiten, auch mit diesem vorteilhaften Lasertyp hohe Laserleistungen zu erzeugen. Durch optimiertes Design und zielgerichtete Aufbautechnik erlangte er dabei eine hinsichtlich Ausgangsleistungen und Strahlqualität international unangefochtene Spitzenstellung, die bereits durch zahlreiche Veröffentlichungen belegt ist. Seine Fachkenntnisse nutzt Grabherr mittlerweile auch unternehmerisch: seit September 2000 ist er Mitgesellschafter der U-L-M Photonics, eines von Ulmer Universitätswissenschaftlern gegründeten Unternehmens, das die oberflächenemittierende Hochleistungs-Laserdiode jetzt kommerziell vermarktet.