Auf Halbleiterschichten basierende Lichtquellen begegnet man im heutigen Alltag an vielen Stellen. So finden Leuchtdioden (LEDs) schon vielfach Anwendung in der Innen- und Außenbeleuchtung von Autos sowie in der Hinterleuchtung von LCD-Bildschirmen, im Blitzlicht für Handys und in LED-Taschenlampen. LEDs erobern nun auch den Beleuchtungsmarkt, getrieben durch das EU-weite Verbot von Glühbirnen zur Einsparung von Energie. Die derzeit angebotenen LED-Retrofit-Lösungen stellen aber nur den ersten Schritt dar auf dem Weg zur effizienten und intelligenten Beleuchtung mit neuartigen LED-Beleuchtungssystemen, die von vornherein für den Einsatz von LEDs als Festkörperlichtquellen ausgelegt sind.

Das Geschäftsfeld »Halbleiterlaser und LEDs« hat die Erforschung und Entwicklung von Licht-emittierenden Bauelementen auf der Basis der III/V-Verbindungshalbleiter, deren Integration in optoelektronische Module sowie die Entwicklung darauf basierender Sensoren und Detektionsverfahren zum Gegenstand. Für das sichtbare Spektrum sowie den ultravioletten Spektralbereich konzentrieren sich die FuE-Arbeiten auf GaN-basierende LEDs für Anwendungen in der Beleuchtung und der Sensorik. Für den nahen und mittleren infraroten Spektralbereich werden optisch gepumpte Halbleiterscheibenlaser auf der Basis der Gruppe III-Antimonide sowie Quantenkaskadenlaser (Quantum Cascade Laser – QCL) entwickelt, die die Wellenlängenbereiche 2–3 µm bzw. 4–10 µm abdecken. Ein besonderer Vorteil des QCL ist, dass mit einer einzigen Halbleiterkombination, hier GaInAs/AlInAs/InP, ein breiter Wellenlängenbereich überstrichen werden kann. Um für spektroskopische Anwendungen eine spektrale Durchstimmbarkeit des QCL zu erzielen, werden diese in Module mit externem Resonator integriert. In einem weiteren Schritt kommen diese QCL-Module im Fraunhofer IAF selbst für die Entwicklung neuartiger spektroskopischer Sensoren und Detektionsverfahren zur Anwendung.

Diese Halbleiterlaser und LEDs werden primär für die Anwendungsgebiete zivile und militärische Sicherheitstechnik, Beleuchtungs- und Anzeigetechnik, Medizintechnik sowie Produktions- und Umweltmesstechnik entwickelt und optimiert. Diese Entwicklung von Modulen wird ergänzt durch grundlagenorientierte Forschungsaktivitäten. Hierzu gehören die Erforschung und Entwicklung monolithisch auf Silizium-Substrat integrierter III/V-Halbleiterdiodenlaser auf der Basis des GaNAsP-Materialsystems sowie die Erforschung grundlegender Konzepte und Verfahren zur Erzeugung ultra-kurzer Lichtpulse mit kurzwelligen GaN-basierenden Diodenlasern.