Laserdiodentechnologie und Produktempfehlungen für Laserdioden

Laserdioden sind Halbleiterbauelemente, die eine konzentrierte Leistungsdichte von Licht emittieren. Dies wird ermöglicht, wenn eine elektrische Spannung an ihre P- und N-Schichten angelegt wird. Die Rückseite des Laserdiodenchips ist mit einer dielektrischen Hochreflexionsbeschichtung versehen, was sicherstellt, dass mehr Licht aus der Frontseite emittiert wird. Die Frontfläche ist ebenfalls mit einer schwach reflektierenden Beschichtung versehen (meistens 2 oder 3 % Reflexion, abhängig von der Leistung), um die Effizienz weiter zu erhöhen und nur das zum Lasern notwendige Mindestmaß an Licht zurückzuwerfen. Zusätzlich wird ein Bereich der aktiven Schicht strukturiert, der als Wellenleiter dient und das Licht in der lateralen Dimension führt. Die Lichtführung in der vertikalen Dimension des Wellenleiters erfolgt durch die oberen und unteren Mantelschichten.

Abhängig von den Dimensionen des Wellenleiters, seiner numerischen Apertur, Wellenlänge und weiteren Parametern kann die Laserdiodenstrahlung entweder single-mode oder multimode sein. Eine Single-Mode-Laserdiode emittiert einen Gaußstrahl. Dieser Single-Mode-Strahl weist unter allen Lasertypen die geringste Divergenz beim Ausbreiten im Raum sowie den niedrigsten Étendue auf (französisch für „Ausdehnung“, bezeichnet das minimale Divergenzmaß, das bei einem bestimmten kollimierten Strahldurchmesser erreichbar ist). Eine Multimode-Laserdiode, auch als Broad Area Waveguide (BAL) bezeichnet, verfügt über einen größeren Wellenleiter. Beim Kollimieren eines Broad Area Lasers tritt eine signifikant höhere Divergenz auf; das BAL verhält sich in gewissen Aspekten ähnlich wie eine LED wegen der größeren Emissionsfläche.

Die Divergenz eines Lasers kann jedoch generell durch die Kollimation mit einer Linse längerer Brennweite reduziert werden. Für einen gegebenen kollimierten Strahl einer beliebigen Laserdiode gilt, dass dessen Divergenz direkt umgekehrt proportional zur Brennweite der verwendeten Linse ist. In der Regel wird eine hochwertige asphärische Linse als Kollimationslinse gewählt, da sie die niedrigen Étendue- bzw. Divergenzeigenschaften der Laserdiode beibehält. Asphärische Linsen können zudem im Serienfertigungsverfahren kostengünstig hergestellt werden. Diese Kombination ergibt ein sehr kosteneffektives Lasermodul.

Laserdioden werden in Produkte für verschiedenste Anwendungen integriert. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von Gravieren, Schneiden und Markieren unterschiedlichster Materialien wie Metallen, Holz und Kunststoffen. Diodenlaser werden auch als Lichtquelle zur Probenbeleuchtung in den Life Sciences verwendet. Ein Beispiel hierfür ist der Einbau von Laserdioden in die Lichtquelle eines Fluoreszenzmikroskops. Einer der Hauptvorteile von Laserdioden als Lichtquellen für medizinische und wissenschaftliche Anwendungen wie Mikroskopie liegt in ihrer spektralen Dichte. Das emittierte Lichtspektrum eines Halbleiterlasers konzentriert sich üblicherweise auf einen sehr engen Wellenlängenbereich von ca. 2 nm oder weniger. Dies kann durch ein zusätzliches Wellenlängenselektionselement, das entweder longitudinal in die Wellenleiterstruktur integriert oder extern platziert wird, noch weiter verengt werden. Bei Gravurlasern ist die spektrale Breite hingegen weniger kritisch als die zentrale Wellenlänge.

Violette und blaue Laserdioden mit den Wellenlängen 405 nm, 445 nm oder 450 nm sind aufgrund mehrerer Eigenschaften ideal für Laserbearbeitungsköpfe zum Gravieren, Markieren und Schneiden. Das Licht kurzer Wellenlänge wird von vielen Materialien stark absorbiert, weist durch die typischerweise schlanke Wellenleiterstruktur geringe Étendue-Werte bei hoher Leistungsdichte auf, ist leistungsstark, relativ temperaturstabil und hat eine lange Lebensdauer.

Zusätzlich zur Integration von Laserdioden in Gravurlaser und wissenschaftliche Laser verkauft Opt Lasers auch einzelne Laserdioden, häufig in TO-Gehäusen. Gängige von uns angebotene Standardgehäuse sind 3,8 mm (TO-38), 5,6 mm (TO-56) und 9 mm (TO-18). Opt Lasers liefert Laserdioden in verschiedenen Wellenlängen, darunter 405 nm, 445 nm, 465 nm, 473 nm, 488 nm, 505 nm, 520 nm, 638 nm, 808 nm, 830 nm, 850 nm, 980 nm und 1060 nm, sowohl freistrahlend als auch fasergekoppelt. Kontaktieren Sie uns gerne, falls Sie eine andere Wellenlänge für Ihre Anwendung benötigen.