Laser mit ultrakurzer Wellenlänge für Belichtungs-, Analyse- und Diagnosegeräte

So weit verbreitet Laser inzwischen sind – bei kurzen Wellenlängen wie blau oder ultraviolett machen sie sich rar. Genau dieser Bereich ist für neue Belichtungs-, Analyse- und Diagnosegeräte sehr interessant. Eine Strahlquelle dafür wird vom 23. bis 26. Juni auf der Messe Laser in München vorgestellt.

Das Kristallplättchen zwischen den beiden Objektiven emittiert blaues Laserlicht, obwohl es in einem ganz anderen Spektralbereich angeregt wird. ©Fraunhofer IPM
Licht rast durch Glasfasernetze. Licht vermisst in Scannern und Mikroskopen große und kleine Gegenstände oder bildet sie ab. Licht schreibt Informationen auf Datenträger und Oberflächen aller Art. Licht der besten Qualität liefern Laser, die damit auch in Medizin oder chemischer Analytik längst unverzichtbar geworden sind. Auch wenn viele Materialien existieren, mit denen sich ein Laserstrahl erzeugen lässt, – zu kurzen Wellenlängen werden sie immer rarer. Einen Laser, der bis ins nahe Ultraviolett bei 370 Nanometern vorstößt, stellen Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM auf der Messe Laser in München vor: vom 23. bis 26. Juni in Halle C1 am Stand 260. Erreicht wird eine derart kurze Wellenlänge durch eine Frequenzverdopplung.

Andreas Hofmann, der das IPM-Geschäftsfeld Laserbelichtung betreut, zieht zur Erklärung einen entfernteren Vergleich heran: „Solche Obertöne – also meist das Doppelte der Grundfrequenzen – sind auch in der Akustik bekannt. Gute Gitarrenspieler entlocken sie ihrem Instrument, indem sie an bestimmten Stellen der Saite die Grundschwingung gezielt dämpfen.“ Eine ähnliche Selektion erreichen die Forscher im laserfähigen Kristall aus Lithiumniobat mit elektrischen Feldern. Durch eine vom IPM patentierte Ansteuerung wird erstmalig eine Ausgangsleistung von bis zu einigen Milliwatt erreicht. Aus der Frequenzverdopplung ergibt sich ein klarer Vorteil: Als Energie liefernde Pumpe lassen sich weit verbreitete Laserdioden einsetzen. Sie strahlen im technisch leicht erreichbaren sichtbaren bis nahen infraroten Bereich, also bei 740 bis 1 100 nm Wellenlänge. Dabei liefern sie bei 100 Milliwatt Leistung die erforderliche hohe Strahlqualität, damit der kurzwelligere Hauptlaser in Belichtungs-, Analyse- und Diagnosegeräten überhaupt verwendet werden kann.

Zudem ist der Strahl lenkbar und kann moduliert werden. Diese Freiheit in der Strahlgestaltung erreichen die Forscher, indem sie die molekulare Struktur im Lithiumniobat gezielt beeinflussen. Dazu bringen sie mit den etablierten photolithographischen Verfahren metallische Elektroden an den beiden Oberflächen der Kristallplatten auf. Wird ein elektrisches Feld angelegt, kehrt sich die Kristallachse zwischen den Elektroden dauerhaft um. Mit dieser Domäneninversion genannten Methode entstehen laserfähige Bereiche einstellbarer Geometrie im Kristall. Diese Technik ist eine wichtige Voraussetzung, um Kristall-Wafer in großen Stückzahlen serienmäßig produzieren zu können.

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Andreas Hofmann
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Fax: -224
E-mail: andreas.hofmann@ipm.fraunhofer.de