1 W 1,06 µm DFB-Laser mit Rekordeffizienz

Hochleistungs- und hocheffiziente kohärente Lichtquellen bei 1,06 µm sind essenziell für Anwendungen wie optische Verstärker, Holografie, Frequenzverdopplung und Materialbearbeitung. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, haben wir einen GaAs-basierten DFB-Laser entwickelt, der eine Wellenleiterverbreiterung (sowohl horizontal als auch vertikal), eine verlustarme Struktur und eine erhöhte Chip-Länge von 4 mm aufweist, um hohe Leistung und Effizienz zu gewährleisten. Die Laserchips wurden mit unserem überwachstumsfreien Prozess gefertigt, wodurch eine verbesserte Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit ermöglicht wird.

Als Ergebnis haben wir erfolgreich einen auf InGaAs-Quantum-Wells basierenden 1,06-µm-DFB-Laser entwickelt, der im Dauerstrichbetrieb (CW) eine optische Ausgangsleistung von bis zu 1 W bei einer Leistungsumwandlungseffizienz (PCE) von 45 % erreicht. Nach unserem Kenntnisstand stellen diese Werte einen Weltrekord für GaAs-basierte DFB-Laser dar.

Um eine hohe Strahlqualität sicherzustellen, haben wir einen adiabatischen Spot-Size-Konverter (SSC) mit einer 3 mm langen DFB-Sektion in einem einzigen Chip integriert, wodurch eine stabile Fernfelddivergenz von 4×27 Grad FWHM erreicht wurde. Für 3 mm lange Chips, die in einem standardmäßigen 14-Pin-„Butterfly“-Gehäuse montiert wurden, erzielten wir eine Einkopplungseffizienz von über 70 % in ein Einmodenfaser (SMF)-System. Unsere präzise gesteuerte Antireflexbeschichtung (AR) ermöglichte eine Verstimmung von 40 nm zwischen dem Gitter-Spektrum und dem Verstärkungsmaximum, wodurch ein Einmodenbetrieb mit einem hohen Seitenmodenunterdrückungsverhältnis (SMSR) von über 45 dB sichergestellt wurde.

Neben hoher Leistung und Effizienz ist unser Laserdesign auch für einen niedrigen Phasenrauschbetrieb optimiert. Durch den Einsatz der Selbstheterodyn-Technik mit einer 8 km langen Faserverzögerungsleitung haben wir eine spektrale Linienbreite (FWHM) von unter 300 kHz über einen breiten Betriebsbereich hinweg beobachtet.
Diese Laser sind ideal für Hochleistungs-Halbleiteranwendungen, die exzellente Emissionseigenschaften erfordern, insbesondere für kohärenzsensitive Anwendungen wie LiDAR-Systeme und Seed-Laser für optische Verstärker.
Unser Team arbeitet derzeit an der Einführung dieses Modells in die Serienproduktion. Infolgedessen haben wir erfolgreich einen InGaAs-Quantenwohl-basierten 1,06-µm-DFB-Laser entwickelt, der bis zu 1 W optische Leistung mit einer Leistungswandlungseffizienz (PCE) von 45 % im kontinuierlichen Wellenmodus (CW) liefert. Nach unserem aktuellen Wissensstand stellen diese Werte Weltrekorde für GaAs-basierte DFB-Laser dar.