IMOTHEB

Integrierte mikrooptische und mikrothermische Elemente für Diodenlaser hoher Brillanz

Halbleiterlaser – Basis für künftige Lasersysteme

Die Photonik ist eine deutsche Kernkompetenz im Bereich Produktion und Maschinenbau. Jedes vierte Lasersystem weltweit ist „Made in Germany“. Die Lasertechnik ist in voller Breite in der Industrie angekommen. Dabei rückt zunehmend der Kostenaspekt in den Fokus. Um Deutschlands Spitzenposition zu erhalten und auszubauen, sind Innovationen erforderlich, die es ermöglichen, die Leistungsfähigkeit der Lasersysteme zu steigern und die Kosten weiter zu senken. Ein wichtiger Baustein dabei sind Halbleiterlaser. Sie sind eine wesentliche Basis für die weitere Miniaturisierung der Systeme und für die Automatisierung der Produktion.

Erfolg versprechende Lösungen müssen einen ganzheitlichen Ansatz vom Chip bis zum Lasersystem verfolgen. Kostentreiber sind Halbleitermaterial, Komponenten zur Wärmeverteilung, optische Komponenten und aufwändige Manufaktur-Prozesse in der Laserherstellung. Den damit verbundenen Herausforderungen in der Prozesskette stellen sich die Partner des Verbundprojekts IMOTHEB.

Leistung rauf, Kosten runter!

Dabei konzentriert sich der Verbund auf fasergekoppelte Systeme, da diese heute den Lasermarkt dominieren. Die Arbeiten der Verbundpartner zielen darauf ab, die Kosten für Pumpmodule für Faserlaser perspektivisch um einen Faktor zwei zu reduzieren, durch eine Leistungssteigerung auf dem Halbleiter-Chip bei gleichbleibender Strahlqualität, durch Reduzierung von Justage- und Materialaufwand und durch eine weitgehende Automatisierung der Produktion. Im Einzelnen werden die folgenden Ziele adressiert:

  • Strahlformung auf Waferebene durch in den Halbleiter integrierte mikrooptische Element
  • Reduktion von Komponenten durch neue Montageprozesse kombiniert mit integrierten mikrothermischen Elementen auf dem Halbleiter
  • sprunghafte Leistungssteigerung von parallelisierten Chipsystemen
  • Übergang von manueller Einzeljustage zu automatisierter Fertigung
  • Plattformansatz zur Systemvereinfachung und Leistungsskalierung

Aufgabe der OSRAM Opto Semiconductors GmbH ist die Realisierung einer höheren Integrationsstufe auf Halbleiterebene. Neben einer Parallelisierung auf dem Chip soll durch Integration von mikrothermischen und mikrooptischen Elementen die Brillanz von Diodenlasern gesteigert werden. Die Leistung bei gleicher Strahlqualität soll im Projektverlauf gegenüber den heutigen Bestwerten um 40 Prozent erhöht werden. Die DILAS Diodenlaser GmbH erforscht Konzepte für die automatisierte Montage von Diodenlasern im sogenannten Barren- bzw. Minibarren-Aufbau mit weitgehend standardisierten Elementen und deren Kombination zu komplexen Anordnungen mit Ausgangsleistungen im Kilowatt-Bereich. Das Max-Born-Institut wird die Eigenschaften der neuen Bauelemente charakterisieren und dafür geeignete Werkzeuge bereitstellen.

Die Partner des Verbundprojekts, weltweit führend in ihren Gebieten, decken die Wertschöpfungskette für Faserlaserpumpmodule komplett ab und können durch Bündelung ihrer Expertise die Grundlage für Faserlasersysteme mit deutlich erhöhter Leistung und vereinfachtem Aufbau legen. Damit können industrielle Anwendungen wie z. B. das Laserschweißen und das Laserschneiden weiter vorangetrieben werden.

Projektdetails

Koordinator

Dr.Alexander Bachmann
OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung - I OSR OS CTO LAS AP
Leibnizstr. 4, 93055Regensburg
+49 941 850-1759

Projektvolumen

5,2 Mio. € (ca. 50 % Förderanteil durch das BMBF)

Projektdauer

01.10.2012 - 30.09.2015

Projektpartner

OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung - I OSR OS CTO LAS APRegensburg
Forschungsverbund Berlin e.V. - Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und KurzzeitspektroskopieBerlin
DILAS Diodenlaser GmbHMainz