Schmalbandige und leistungsstarke Laserdioden und Trapezverstärker für den Einsatz in Externer-Resonator-Lasern und Laserverstärkern - Sachbericht zum Verwendungsnachweis im Verbundprojekt: "Hybrid-Integrierte und frequenzstabilisierte Laser zur betriebssicheren Manipulation ultrakalter Atome für transportable Systeme", Akronym ISABELLA

Abstract

Aufgabe der Sensor Photonics GmbH (SPh) war die Bereitstellung von schmalbandigen und leistungsstarken Laserdioden bzw. Gewinnchips (RWE) und Trapezverstärkern (TPA) für den Einsatz in Externer-Resonator-Lasern und Laserverstärkern. Konkrete Ziel-Wellenlängen waren die in Sr- und Yb-Atomuhren benötigten 689 nm, 759 nm, 813 nm und 1112 nm. Nach Simulations- und Planungsarbeiten wurden mit Hilfe des Forschungsdienstleistern FBH die entsprechenden GaAs-Wafer gewachsen, prozessiert, AR- und HR-beschichtet und die RWE und TPA als "Chip on Submount" (CoS) montiert. Die Vorcharakterisierung der CoS wurde von SPh entwickelt und durchgeführt. Mit dem Projektpartner Sacher Lasertechnik GmbH (SLT) zusammen wurden die Lasersysteme aufgebaut und charakterisiert. Bei allen vier Wellenlängen wurden RWE mit gebogenem Ausgangswellenleiter und TPA mit gebogenem Eingangswellenleiter zur Verfügung gestellt und in schmalbandige und leistungsstarke Master- und Slave-Lasersysteme eingebaut. In der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) konnten durch den Einsatz des im Rahmen des Projekts beschafften Fertigungsautomaten und durch den Ersatz von Klebe- durch Lötverbindungen bedeutende Fortschritte erzielt werden, mit deren Hilfe sich die Produktionskosten senken und die Qualität der Produkte und damit die Wettbewerbsfähigkeit erhöhen lassen. Für das Einbrennen und Lebensdauertests der RWE wurde zwei Messplätze realisiert und ihre Steuerung programmiert. SPh kann nun für SLT und externe Kunden RWE und TPA als CoS oder in TO- oder Butterfly-Gehäusen für robuste, industriegefertigte, transportable und gleichzeitig kostengünstige Lasersysteme liefern, wie sie für feldtaugliche und skalierbare Quantentechnologien der zweiten Generation benötigt werden. Die Ergebnisse können für Entwicklung leistungsstärkerer TPAs genutzt und auch auf weitere interessante Wellenlängen übertragen werden. Mit den Arbeiten wurde eine Schlüsseltechnologie für die Quantentechnologien erarbeitet.