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Drittmittelprojekt

Titel:
MicroWide - Entwicklung und Herstellung mikrostrukturierter weit abstimmbarer Halbleiterlaser für die Gassensorik

Projektleitung an der Universität Würzburg:

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Kurzbeschreibung:
Im Rahmen des Verbundes soll eine mikrosystemtechnisch hoch integrierte langwellige Laserquelle entwickelt werden, die einen breiten Durchstimmbereich der Emissionswellenlänge ermöglicht. Materialgrundlage für die Laserherstellung bilden zu entwickelnde Halbleiter-Heterostrukturen auf der Basis von GaSb, die ein spektral breitbandiges Verstärkungsprofil aufweisen. Durch den Einsatz einer speziellen Technologie sollen monolithisch integrierte Laser mit mehreren Ansteuersegmenten entwickelt werden, die eine frequenzselektive Kontrolle und Phasenanpassung der Lasermode erlauben und somit die materialseitig zur Verfügung stehende spektrale Verstärkung voll ausnutzen. Diese zu entwickelnde Technologie in Verbindung mit dem Basismaterial erlaubt erstmalig die Realisierung frequenzstabilisierter, weit abstimmbarer Laser bei Wellenlängen > 2 µm, die nicht auf externe frequenz¬selektive Elemente (z.B. externe makroskopische Gitter) angewiesen sind und so eine mikrosystemtechnische Integration erst ermöglichen.
Zukünftige Anwendungsgebiete solcher Laser finden sich vorwiegend in der Gassensorik, speziell in der industriellen Prozesskontrolle, der medizinischen Diagnostik oder der Umweltanalytik. Durch den Einsatz dieser Lasersysteme sollten sich selbst komplexe Aufgabenstellungen wie die hochempfindliche Analyse eines Gases auf mehrere Komponenten erheblich einfacher und damit auch deutlich kostengünstiger realisieren lassen als bisher. Um mehrere Gase simultan zu untersuchen, waren bisher in der Regel mehrere spezifisch angepasste Laserquellen erforderlich, so dass die Kosten für diese Messsysteme im Vergleich zu Systemen mit einer Einzelquelle empfindlich erhöht wurden.

Für die zu entwickelnden, weit abstimmbaren Laser wird eine zentrale Emissions¬wellenlänge um 2.1 µm angestrebt, da in diesem Spektralbereich viele industriell und ökologisch wichtige Gase starke Absorptionsstrukturen aufweisen und daher dort mit einer höheren Sensitivität detektiert werden können, als dies mit kommerziell verfügbaren Lasersystemen bei kürzeren Wellenlängen möglich ist. Mit dem innerhalb des Projekts angestrebten Laser-Abstimmbereich von 80 nm lassen sich etwa die Absorptionslinien von CO2, N20 und NH3 überstreichen.
Hauptaufgabe der Arbeiten der Universität Würzburg ist es durch die von ihr durchgeführten systematischen Materialuntersuchungen und Halbleiterentwicklungs¬tätigkeiten die Grundlage dafür zu legen, dass die Firma nanoplus den anspruchs¬vollen weiten Abstimmbereich durch systematische, iterative Optimierungen erreicht.

Schlagworte:
    MicroWide
    GaSb
    langwellige Laser
    monolithisch integrierte Laser
    frequenzstabilisierte Laser
    weit abstimmbare Laser

Laufzeit: von 01.2010 bis 12.2012

Förderinstitution:
Sondermittel Land Bayern ( Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie ) ,Genehmigungsdatum: 18.01.2010