Ver­ti­cal Ca­vi­ty Sur­face Emit­ting La­ser (VC­SEL) für den UV-Be­reich

Ultraviolettes Laserlicht findet auf Grund seiner besonderen Eigenschaften in einer Reihe  von unterschiedlichen Technologien zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.  Die kurze Wellenlänge des ultravioletten Lichts könnte beispielsweise in der optischen Datenspeicherung eingesetzt werden, um den Trend fortzusetzen, die Datenspeicherdichte durch immer kürzere Wellenlängen weiter zu erhöhen. Derzeit  setzt die Unterhaltungsbranche mit der Blu-ray-Technologie auf blaues Licht. Der nächste Schritt zur Erhöhung der Datenspeicherdichte könnte mit noch kürzeren Wellenlängen des ultravioletten Spektralbereichs erreicht werden.

Darüberhinaus findet das energiereiche ultraviolette Licht Verwendung in der Spektroskopie und kann in der Medizin zum Beispiel zur gezielten, lokalen Aktivierung von Arzneistoffen eingesetzt werden.

Für die genannten Anwendungen ist ultraviolettes Laserlicht mit hoher spektraler Reinheit von großer Bedeutung. Überdies sind eine kompakten Bauweise sowie kostengünstige Produktion von Vorteil, wenn die Laser als Massenbedarfsartikel genutzt werden sollen.

Abb: Diagramm

In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsprojekt „Komplex-gekoppelte vertikal-emittierende Hybrid-Mikrokavitätslaser mit organischen, aktiven Halbleitermaterialien für den UV-Bereich“  werden Laserstrukturen hergestellt, die den genannten Anforderungen entsprechen.
Der dabei verfolgte Ansatz orientiert sich am Aufbau sogenannter index-gekoppelter VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser).  Im Gegensatz zu den herkömmlichen VCSELn, ist bei den neuartigen komplex-gekoppelten VCSELn dieses Forschungsvorhabens, das aktive Material nicht nur Bestandteil der Kavität, sondern auch Teil der Bragg-Spiegel. Durch den alternierenden Schichtwechsel zwischen aktiven und passiven Materialien der komplex-gekoppelten Struktur wird eine niedrigere Laserschwelle sowie ein verbessertes Seiten-Moden-Unterdrückungsverhältnis (SMSR) erwartet.

Die Realisierung der komplex-gekoppelten VCSEL erfolgt in Kooperation zwischen drei Arbeitsgruppen an der Universität Kassel.  In den Reinräumen des Fachgebiets Technische Elektronik am Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik werden die Laserstrukturen  hergestellt. Die organischen aktiven Materialien werden von der Arbeitsgruppe Makromulekulare Chemie und Molekulare Materialien unter der Leitung von Prof. Dr. Salbeck synthetisiert.  Von theoretischer Seite wird das Forschungsvorhaben vom Fachgebiet Computational Electronics and Photonics unter der Leitung von Prof. Dr. Witzigmann unterstützt.

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