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FAQs

FAQ's - Frequently Asked Questions

HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN - HIER FINDEN SIE DIE ANTWORTEN

RW Laser – Monomode-Laserdioden

Was ist ein RW-Laser?

RW ist ein Akronym für Ridge Waveguide (Stegwellenleiter). An der Oberseite von RW-Lasern befindet sich ein eingeätzter Steg, durch den ein Sprung im Brechungsindex verursacht wird. Diese Struktur bildet einen Wellenleiter, durch den das Licht seitlich eingeschlossen wird. Der RW-Laser ist ein kantenemittierender Fabry-Perot-Laser. Der Laser-Chip ist mit Facetten versehen, die so gespalten sind, dass sie vorn und hinten flache und parallele Spiegel bilden. Der Wellenleiter bildet zusammen mit den Spiegeln einen optischen Resonator.

RWE-Laser – Gain Chips

Was ist ein RWE-Laser?

Ein RWE-Laser ist ein modifizierter RW-Laser (siehe RW-Laser) für den Betrieb in einem externen Resonator. Während der Resonator des RW-Lasers durch die vordere und hintere Facette des Laserchips gebildet wird, hat die vordere Facette des RWE-Lasers eine entspiegelte (anti-reflecting, AR) Beschichtung. Dadurch kann der RW-Laser in einem externen Resonator betrieben werden (siehe Laser mit externem Resonator). Mit einem zusätzlichen Abstimmelement im externen Resonator ist die Auswahl der Laserwellenlänge innerhalb des Verstärkungsspektrums des RWE-Lasers möglich.

Warum wird für einen RWE-Laser ein externer Resonator benötigt?

Der RWE-Lasertyp (siehe RWE-Laser) ist kein vollständiger Laser und muss mit einem externen Resonator betrieben werden. Er muss mindestens mit einer Kollimationslinse und einem externen Spiegel vervollständigt werden.

Wenn Sie einen abstimmbaren Diodenlaser mit externem Resonator bauen wollen, müssen Sie ein Beugungsgitter hinzufügen. Häufige Konfigurationen für abstimmbare Laserdioden sind der Littrow-Aufbau und der Littman-Metcalf-Aufbau. Wir können keine Mindestausgangsleistung garantieren, weil die Ausgangsleistung stark von den Verlusten des externen Resonators abhängt. Als Faustregel gilt jedoch: Wenn die Verluste gering gehalten werden und der externe Resonator gut angepasst ist, können 50% der Ausgangsleistung eines ähnlichen Lasers mit Standardbeschichtung erreicht werden.

RWS-Laser – Einzelfrequenz-Laserdioden

Was ist ein RWS-Laser?

RWS steht für Ridge Waveguide Laser Stabilized (stabilisierter Laser mit Stegwellenleiter). Hierbei handelt es sich um eine kürzlich von eagleyard eingeführte neue Produktklasse. Damit wird die Lücke zwischen den High-End-DFB-Laserdioden und den üblichen Fabry-Perot-Lasern geschlossen.

Was ist das Alleinstellungsmerkmal von RWS-Lasern?

Im Gegensatz zu herkömmlichen Fabry-Perot-Dioden bieten RWS-Dioden einen garantierten Einzelfrequenzbetrieb. Fabry-Perot-Dioden können ebenfalls Einzelfrequenzverhalten zeigen, was stark vom Arbeitspunkt und von den Umgebungsbedingungen abhängig ist.

Wie kann ein garantierter Einzelfrequenzbetrieb erreicht werden?

Die RWS-Dioden sind mit einer in den Chip integrierten Frequenzauswahl ausgestattet. Es ist jeweils nur eine Mode zulässig, während alle anderen Resonatormoden unterdrückt werden.

Was ist der Vorteil der Verwendung einer internen Frequenzstabilisierung?

Einzelfrequenzeigenschaften können auch durch externe Frequenzauswahl erreicht werden. Das kann mit Diodenlaseraufbauten mit externem Resonator (ECDL) auf Systemebene oder mit einem externen Gitterelement, z. B. Volumen- oder Faser-Bragg-Gittern (VBG/FBG), auf Modul- und Komponentenebene realisiert werden. Für die externe Stabilisierung sind jedoch in jedem Fall zusätzliche Fertigungsschritte erforderlich, die in der Regel zu Lasten der Abmessungen und Kosten gehen.

Was ist der Unterschied zu einem DFB-Laser?

Beide Ansätze sind hinsichtlich der Technologie im Prinzip vergleichbar. Auf bestimmte Chipschichten aufgebrachte interne Gitterstrukturen fungieren als Frequenzfilter. DFB-Laser werden jedoch auf der Grundlage anspruchsvoller Designregeln gefertigt und erfordern daher umfassende Fertigungs-, Test- und Verifizierungsprozesse. Hinsichtlich Zentralwellenlänge und schmaler Linienbreite werden extreme High-End-Anforderungen erfüllt, um Anwendungen wie Atomspektroskopie, Quantenoptik, Atomuhren usw. realisieren zu können. Bei der RWS-Fertigung wird dagegen eine schlanke Strategie verfolgt, und derartige Produkte zielen auf weniger anspruchsvolle Anwendungen ab, z. B. in der Messtechnik, wo größere Toleranzen zulässig sind und OEM-Kostenziele erfüllt werden müssen.

RWS sind einfacher zu fertigen. Bedeutet das automatisch, dass sie weniger zuverlässig sind?

Auf keinen Fall! Wie unsere anderen Laserdesigns sind RWS-Laserdioden für rund um die Uhr im Einsatz befindliche Industrieanwendungen bestimmt, bei denen Leistung und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Wir haben Lebensdauern von mehr als 50.000 Betriebsstunden für derartige Produkte verifiziert. Generell werden alle in unserer Fertigungsanlage hergestellten neuen Wafer einem 2.000-Stunden-Lebensdauertest unterzogen, bevor sie für die Produktion freigegeben werden.

Im Datenblatt ist eine relativ große Zentralwellenlängentoleranz angegeben. Für meine Anwendung benötige ich jedoch ein enges Betriebsfenster und extreme Leistung hinsichtlich der spektralen Eigenschaften. Können Sie mir bei der Auswahl der richtigen RWS-Laserdiode helfen?

Dies ist kein tragfähiger Ansatz für diese Produktlinie. RWS-Laserdioden liefern konstruktionsbedingt eine Einzelfrequenz. Einzelne Bauelemente werden nicht hinsichtlich der gewünschten Anforderungen selektiert. Sie sollten stattdessen die Verwendung einer DFB-Laserdiode in Betracht ziehen, mit der Ihre Anwendungsanforderungen gezielt erfüllt werden.

Warum sollte ich RWS-Dioden statt herkömmlicher FP-Dioden verwenden?

Wenn Sie mit den Problemen bei der Anpassung von Standard-FP-Dioden an die eigene Anwendung vertraut sind, werden Sie die Arbeitserleichterung zu schätzen wissen, die RWS-Laserdioden mit sich bringen. Der Aufwand für die Eingangsprüfung und die Auswahl ist aufgrund der entsprechend den Spezifikationen garantierten Einzelfrequenzleistung deutlich geringer.

Welche Wellenlängen sind für RWS-Dioden verfügbar?

RWS-Dioden sind für die folgenden Wellenlängen verfügbar: 635, 785, 852 und 1064 nm.

BAL – Multimode-Laserdioden

Was sind Breitstreifen-Laser?

Breitstreifen-Laser (Broad Area Laser, BAL) sind kantenemittierende Laser mit einem sehr breiten aktiven Bereich. Streifenbreiten von 60 µm bis 400 µm ermöglichen hohe BAL-Ausgangsleistungen von bis zu 12 W. Breitstreifen-Laser arbeiten im räumlichen und longitudinalen Multimode.

TPA – Trapezverstärker

Was ist ein Trapezverstärker?

Trapezverstärker bestehen aus einem indexgeführten geraden Abschnitt und einem verstärkungsgeführten verjüngten Abschnitt. Beide Facetten sind entspiegelt. 

Der Trapezverstärker kann von einem DFB-, DBR- oder RWL-Laser angeregt werden. Auch Laser mit externem Resonator und RWE-Laser können als Anregungslaser verwendet werden. Die Emission dieser Laser kann verstärkt werden, wenn die Laserwellenlänge des Anregungslasers innerhalb des Verstärkungsprofils des Trapezverstärkers liegt. Die maximalen Ausgangsleistungen reichen von 0,5 bis 2 W. Das Licht des Anregungslasers – auch Masterlaser genannt – wird in den schmalen geraden Abschnitt eingekoppelt. Das verstärkte Laserlicht wird an der Facette des verjüngten Abschnitts emittiert. Da beide Seiten zugänglich sein müssen, stattet eagleyard Trapezverstärker mit C-Mount-Gehäuse aus.

Wie kann ich Trapezverstärker so anpassen, dass die maximale Ausgangsleistung erreicht wird?

Als Hersteller von Laserkomponenten können wir keine detaillierten Informationen zum Systemaufbau bereitstellen. Wir können jedoch versuchen, Ihnen einige grundlegende Tipps zu geben, die Ihnen hoffentlich eine Hilfe beim Finden eines geeigneten Aufbaus sein werden. Wichtig für das Lasersystem ist eine gute Abstimmung zwischen dem Anregungslaser und dem Stegwellenleiterabschnitt des Trapezverstärkers.  Die besten Ergebnisse erreichen wir durch die Anregung des Trapezverstärkers mit unseren eigenen Lasern. Der aktive Bereich hat annähernd die gleichen Abmessungen. Daher reicht eine 1:1-Verstärkung für eine effiziente Kopplung aus. Die eingekoppelte Leistung des Anregungslasers sollte im Bereich zwischen 10 mW und 50 mW liegen. Die genaue Fokussierung auf den aktiven Bereich des Trapezverstärkers ist sehr wichtig, um die maximale Ausgangsleistung des Trapezverstärkers zu erreichen. Wir empfehlen, die Anpassung damit zu beginnen, die Spannungsversorgung vom Trapezverstärker zu trennen und den Trapezverstärker als Fotodetektor zu verwenden. Ein Fotostrom von 5 bis 6 mA deutet auf eine ausreichende optische Kopplung hin. Anschließend sollten Sie mit einem Strom von 500 mA beginnen und die Anpassung der optischen Kopplung optimieren. Im nächsten Schritt wird der Strom um 500 mA erhöht und die Kopplung erneut angepasst. Dieses Verfahren sollte wiederholt werden, bis die gewünschte Leistung erreicht ist.

TPL – Trapezlaser

Was ist ein Trapezlaser?

Der Trapezlaser (TPL) kombiniert die gute Strahlqualität eines RW-Lasers (siehe RW-Laser) mit der hohen Ausgangsleistung eines Breitstreifen-Lasers (siehe Breitstreifen-Laser). Die Bauweise dieses Lasers hat große Ähnlichkeit mit dem Trapezverstärker (siehe Trapezverstärker). Wie Trapezverstärker bestehen Trapezlaser aus einem indexgeführten geraden Abschnitt und einem verstärkungsgeführten verjüngten Abschnitt. Während aber Trapezverstärker an beiden Facetten entspiegelt sind, haben Trapezlaser an der Facette des geraden Abschnitts eine reflektierende Beschichtung. Durch dieses Feedback wird die Laserwellenlänge bestimmt.

DFB-Laser – Einzelfrequenz-Laserdioden

Was ist ein DFB-Laser?

DFB (Distributed Feedback)-Laser enthalten in der Nähe des p-n-Übergangs der Diode eine periodische Struktur. Durch die verteilte Rückkopplung von diesem Gitter wird die Emissionswellenlänge bestimmt. DFB-Laser haben eine sehr stabile Wellenlänge, die über die Temperatur und den Laserstrom geringfügig abgestimmt werden kann. Die Wellenlängenkoeffizienten betragen 0,06 nm/K und 0,003 nm/mA.

Wie kann der Thermistor der TOC03-Gehäuse verwendet werden?

Die TOC03-Gehäuse unserer DFB- und DBR-Laser enthalten in der Nähe des Laserchips einen Thermistor. Der Thermistor ermöglicht die Messung der Lasertemperatur. Für viele Anwendungen ist es wichtig, die Wellenlänge durch die Stabilisierung der Lasertemperatur zu kontrollieren. Der integrierte Thermistor hat einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC). Der Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab. eagleyard verwendet NTCs von Betatherm, Typ 10K3A1 (10 kOhm bei 25 °C, typ. Beta = 3892). Eine gute Erläuterung des Betakoeffizienten und eine Tabelle mit Angaben zum Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ist auf der Website des Herstellers zu finden.

Wie groß ist die reale Linienbreite der DFB-Laser von eagleyard?

Wir spezifizieren eine maximale Linienbreite von 10 MHz. In unserem Labor konnten wir Linienbreiten zwischen 2 und 4 MHz messen. Diese Messung war durch den Einfluss des Lasertreibers und die Gebäudevibrationen begrenzt. Einige unserer Kunden haben die Möglichkeit, genauere Messungen durchzuführen. Sie haben von Linienbreiten von weniger als 1 MHz berichtet.

DBR-Laser – Einzelfrequenz-Laserdioden

Was ist ein DBR-Laser?

Bragg-Spiegel (Distributed Bragg Reflector, DBR)-Laser haben große Ähnlichkeit mit DFB-Lasern (siehe DFB-Laser). Während DFB-Laser mit einem Gitter ausgestattet sind, das den gesamten aktiven Bereich des Laserchips abdeckt, bestehen DBR-Laser aus drei verschiedenen Abschnitten: einem Verstärkungsabschnitt, einem Phasenabschnitt und einem Bragg-Spiegel-Abschnitt. Getrennte Kontakte der Abschnitte ermöglichen die individuelle Steuerung von Verstärkung, Phasenverschiebung und Bragg-Reflexion. Wie DFB-Laser liefern DBR-Laser eine Monomode-Emission mit einer exakten Wellenlänge und einer extrem schmalen Linienbreite.

ALLGEMEINGÜLTIGE AUSSAGE

Wellenlängenänderung – Ändert sich die Wellenlänge der Laserdiode, wenn das Licht in ein anderes Medium übergeht?

Ja, die Wellenlänge hängt vom Brechungsindex nMedium des Mediums ab. Der Brechungsindex von Luft hängt z. B. von der Lufttemperatur, vom Luftdruck und von der Luftfeuchtigkeit ab. Die Wellenlänge unserer Laser wird als die Vakuumwellenlänge λVacuum angegeben. Wenn das Licht ein Medium durchläuft, bei dem es sich nicht um Vakuum handelt (nMedium > 1), verändert sich die Wellenlänge gemäß folgender Gleichung:

λMedium = λVacuum/nMedium.

Die Frequenz des Lichts hängt nicht vom Medium ab und bleibt gleich.

 

Lebensdauer – Wodurch wird die Lebensdauer einer Laserdiode beeinflusst?

Aufgrund von unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten der Komponenten können durch thermische Belastung mechanische Belastungen entstehen. Dadurch können Kristalldefekte zunehmen oder die Verbindungen im Lasergerät belastet werden. Durch beide Effekte kann die Lebensdauer des Lasergeräts verkürzt werden. Durch kurzzeitige Überströme des Lasertreibers kann der Laser beschädigt werden. Laserpulse mit extrem hoher Spitzenleistung und hoher Stromkonzentration können Teile der Facette zerstören oder zumindest beschädigen. Durch optische Absorption an dieser Defektstelle kann es zu nichtstrahlender Rekombination kommen, was zu Erwärmung und Einschmelzungen führen kann. Durch die höhere Temperatur an der Oberfläche wird die Bandlücke verringert, was zur Stromkonzentration an der Defektstelle führt. Dadurch wird die Erwärmung erneut verstärkt, sodass es schließlich zu einem katastrophalen optischen Schaden (Catastrophic Optical Damage, COD) kommt.