Diodenlaser mit Trapezstruktur und hoher Brillanz für die Realisierung einer Frequenzkonversion auf einer mikro-optischen Bank (PDF)

Diodenlaser mit hoher spektraler Strahldichte ermöglichen es, sichtbare Laserstrahlung mittels Frequenzverdopplung in nichtlinearen Kristallen zu erzeugen. Dadurch kann der Wellenlängenbereich von 480 nm - 630 nm, für den bisher keine direkt emittierenden Diodenlaser mit ausreichender Leistung (P > 1 W) und langer Lebensdauer verfügbar sind, adressiert werden.
Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden Diodenlaser mit Trapezstruktur und hoher Brillanz untersucht und optimiert. Sie sind die Voraussetzung, um Frequenzkonversion auf einer mikro-
optischen Bank zu realisieren. Dazu wurden kompakte Trapezlaser mit integriertem Gitter (DBR-TPL) systematisch hinsichtlich ihrer spektralen Strahldichte untersucht und für diese Anwendung optimiert. Strahlquellen bei 920 nm, 976 nm und 1064 nm mit Strahldichten von ß1/e² > 500 MWcm-2sr-1 werden präsentiert. DBR-TPL bei einer Wellenlänge von 976 nm zeigten dabei mit ß1/e² >800 MWcm-2sr-1 die bislang höchsten Strahldichten für einen einzelnen Diodenlaser. Bei der Frequenzkonversion mit DBR-TPL konnten Ausgangsleistung von bis zu PSH = 1,6 W mit einer Strahlqualität von M2,σ < 2 erzielt werden. Dies entspricht ungefähr einer 2,5-fachen Steigerung der Leistung, die bisher für einen Diodenlaser bei einfachem Durchgang durch einen nichtlinearen Kristall erzielt wurde. Basierend auf den Erkenntnissen zur Frequenzkonversion mit DBR-TPL wurde eine Mikrosystemlichtquelle (P > 1 W) mit der Größe von 25 x 25 x 50 mm3 bei 490 nm demonstriert.