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Laserdioden

Laserdioden sind Halbleiterlaser, die in vielen verschiedenen Formen und Größen hergestellt werden, mit Laserleistungen von wenigen mW bis zu mehreren hundert Watt. Die emittierte Wellenlänge hängt hauptsächlich von dem Halbleitermaterial des Laserdioden-Resonators ab; es sind Laserdioden verfügbar, die den den vollständigen sichtbaren Spektralbereich von blau nach rot und darüber hinaus abdecken. Die Schäfter+Kirchhoff vertriebenen Laserdioden decken den gesamten Wellenlängenbereich von 370 nm bis 2300 nm ab.

Divergenz und Polarisation

Divergenz und Polarisation

Die mikroskopische Querschnitt der aktiven Fläche der Laserdiode von 1×3 μm resultiert aus der Divergenz der emittierten Strahlung. Die meisten Laserdioden haben einen divergenten Strahlungskegel mit elliptischem Querschnitt und einer annähernd Gaußschen Intensitätsverteilung. Die Elliptizität kann mit Hilfe von anamorphotischen Optiken überwunden werden.

Einige Dioden (zB VCSEL oder Circular-Laser) erzeugen ein kreisförmiges Strahlprofil.

Die Polarisation der emittierten Strahlung ist linear und verläuft parallel zur aktiven Fläche der Diode. Der Polarisationsgrad variiert mit dem Diodenstrom und am geringsten an der Schwelle.

Temperatur und Leistung

Das von der Diode emittierte Spektrum wird einerseits durch die Temperatur der Laserdiode und den Diodenstrom beeinflusst, sowie durch die Geometrie des Laser-Resonators. Die vordere Fläche und die Endfläche dienen als ein Fabry-Perot-Resonator und ermöglichen mehrere longitudinale Moden. Werden die Dioden knapp über der Laserschwelle betrieben, haben sie ein Wellenlängenspektrum mit gleichmäßig verteilten Maxima (longitudinaler Multimode). Bei der Erhöhung des Diodenstroms (zur Erzeugung einer höheren Ausgangsleistung), wird in der Regel eine der Längsmoden begünstigt und die Diode emittiert als (longitudinale) Singlemode. Allerdings sind das Verstärkungsprofil und der Brechungsindex des Materials temperaturabhängig, so dass andere Longitudinalmoden verstärkt werden können und die emittierte Wellenlänge sich innerhalb weniger nm ändern kann, was Modensprünge zur Folge hat.

Bei nicht-stabilisierten Singlemode-Dioden treten Modensprünge stochastisch auf und die emittierte Wellenlänge und Ausgangsleistung wechseln unregelmäßig um bis zu 3%. Für einen Temperaturbereich von 20–30°C, kann die mittlere Wellenlänge um 2,5–3 nm (GaAs) variieren. Da das Ändern des Diodenstroms die Temperatur der Diode verändert, ist die Strom-/ Leistungsabhängigkeit der Laserdiode nur nominal. Wird die Laserleistung vom Schwellenwert bis zu der nominellen Leistung erhöht, erhöht sich auch die Wellenlänge um 2–4 nm.

Temperatur und Leistung
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