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Halbleiter-Scheibenlaser und ihre Integration in anwendungsspezifische Resonatoren

 
: Holl, Peter
: Wagner, Joachim; Reiter, Günter; Rattunde, Marcel

:

Freiburg, 2017, IV, 187 pp.
Freiburg/Brsg., Univ., Diss., 2017
German
Dissertation
Fraunhofer IAF ()

Abstract
Halbleiter-Scheibenlaser stellen die Verbindung eines optisch gepumpten Halbleiter-Verstärkungsmediums mit der Resonatorgeometrie eines Festkörper-Scheibenlasers dar. Dieses Konzept verbindet die Vorteile beider Technologien: mit Halbleiter-Verstärkungsmedien kann durch Anpassung der Materialkomposition ein großer Teil des elektromagnetischen Spektrums vom UV bis ins mittlere Infrarot verstärkt werden. Gleichzeitig ist es durch den rotationssymmetrischen Aufbau möglich, ein zirkulares Strahlprofil und gute Strahlqualität mit hohen Ausgangsleistungen zu verbinden. Des Weiteren bietet das Scheibenlaser-Konzept durch den externen Resonator große Flexibilität, den Laser und seine Emissionseigenschaften an die gewünschte Anwendung anzupassen.
Ein zentrales Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung verbesserter GaSb-basierter Scheibenlaser-Strukturen mit hoher Effzienz. Hierbei wird ein Schwerpunkt auf die Optimierung der Resonanzeigenschaften der Laserchips gelegt. Besonders erfolgversprechend ist daneben die Verwendung der neuartigen Strukturen mit verringertem Quantendefizit, welche bereits rund um 2,0 µm demonstriert
wurden. In dieser Arbeit wird die Möglichkeit untersucht, dieses Konzept auf längere Wellenlängen zu erweitern.
Neben der Erhöhung der Effzienz ist ein zentrales Ziel die Verbesserung der Entwärmung des Halbleiter-Chips. Die Ausgangsleistung von Halbleiter-Scheibenlasern ist grundsätzlich thermisch limitiert, da durch Verlustprozesse im Halbleiter-Chip große Mengen an Verlustwärme entstehen. In dieser Arbeit werden neuartige Konzepte erarbeitet, um die Erwärmung zu reduzieren und somit die erreichbare Ausgangsleistung zu erhöhen. Das dritte, zentrale Ziel dieser Arbeit ist die Erforschung von alternativen Konzepten, mittels welcher sich die Emissionswellenlänge flexibel und weitestgehend unabhängig von weiteren Parametern einstellen lässt. Mit der bisher verwendeten Aufbaumethode ist es sehr schwer, die Emissionswellenlängen unabhängig von anderen Parametern wie Pumpleistung oder Wärmesenkentemperatur zu variieren. Diese Einschränkung limitiert die Einsetzbarkeit von Halbleiter-Scheibenlasern für einige Anwendungen.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-458706.html