Spektral durchstimmbare Quantenkaskadenlaser

Die am Fraunhofer IAF entwickelten Quantenkaskadenlaser decken einen Wellenlängenbereich von 4 – 11 μm ab und lassen sich über einen breiten Spektralbereich durchstimmen. So eröffnen sie völlig neue Möglichkeiten in der Infrarotspektroskopie: Von der Ferndetektion von Explosivstoffen bis hin zur Messung von chemischen Reaktionsverläufen in wässrigen Flüssigkeiten bieten die Quantenkaskadenlaser ein breites Anwendungsspektrum.

 

 

Wussten Sie schon...

... dass QCLs ein quantentechnologisches Bauelement sind?


Ihre Funktion basiert alleinig auf Quanteneffekten. Diese Effekte laufen in einer komplexen Abfolge von nur wenigen Atomlagen dicken Halbleiterschichten mit verschiedenen Bandlücken ab. Damit eine Kaskade quantisierter Zustände von Elektronen durchlaufen werden kann, müssen mehrere hundert extrem dünne Halbleiterschichten aufeinandergelegt werden. Am Fraunhofer IAF werden in einer Pilot-Fertigungslinie 700 Halbleiter-Kristallschichten mit Dicken zwischen 10 und 30 Atomlagen aufeinander gewachsen, um QCLs mit 35 Kaskaden zu erzeugen.
© Fraunhofer IAF

Die Quantenkaskadenlaser-Module des Fraunhofer IAF lassen sich flexibel für verschiedene Anwendungen entwickeln.

Eigenschaften

  • Wellenlängenbereich von 4 – 11 µm
  • Breitbandig abstimmbar (≥25 % der Zentralwellenlänge)
  • Typische Ausgangsleistung von 50 – 100 mW
  • Linienbreite < 2 cm-1 (gepulst)
  • Kompakte, robuste Module
  • Kollimierter Ausgangsstrahl
Quantenkaskadenlaser ermöglichen Infrarotspektroskopie an Flüssigkeiten, z. B. in der Prozessanalytik.
© Hoda Bogdan − Fotolia.com

Quantenkaskadenlaser ermöglichen Infrarotspektroskopie an Flüssigkeiten, z. B. in der Prozessanalytik.

Anwendungen

  • Detektion von Gefahrstoffen
  • Infrarot-Spektroskopie an Flüssigkeiten
  • Kontinuierliche Messungen für In- und Online-Prozessanalytik
  • Überwachung der Lebensmittelqualität
  • Medizintechnik
  • Umweltanalytik

Weiterführende Informationen

Forschungsprojekt



CHEQUERS: Tragbare Sensor-Plattform für die Ferndetektion von Gefahrstoffen

Messdienstleistungen

Am Fraunhofer IAF wurde ein Applikationslabor eingerichtet, um interessierten Kunden und Partnern einen Zugang zu neuartigen QCL-basierten Messverfahren zu ermöglichen.