{"id":26841,"date":"2025-06-23T09:00:00","date_gmt":"2025-06-23T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/fmd-insight.de\/?p=26841"},"modified":"2025-06-05T12:05:12","modified_gmt":"2025-06-05T10:05:12","slug":"monolithically-integrated-extended-cavity-diode-laser-mecdl","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/expertise\/close-ups\/monolithically-integrated-extended-cavity-diode-laser-mecdl\/","title":{"rendered":"Monolithically integrated extended cavity diode laser (mECDL)<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n
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F\u00fcr bestimmte Anwendungsgebiete wie beispielsweise weltraumgest\u00fctzte Messtechnik oder die Atominterferometrie sind spezielle technologische L\u00f6sungen notwendig, die den Ersch\u00fctterungen und Temperaturschwankungen standhalten k\u00f6nnen. Auf diese Weise sorgen sie f\u00fcr reibungslose Abl\u00e4ufe, z. B. bei Messungen. Unter anderem kommen in solchen Umgebungen frequenzstabilisierte Diodenlaser mit erweitertem Resonator (extended cavity diode laser, ECDL) zum Einsatz. Sie liefern eine schmale spektrale Linienbreite der emittierten Laserstrahlung und sind gleichzeitig kompakt, robust und effizient. Forschenden des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut f\u00fcr H\u00f6chstfrequenztechnik (Leibniz FBH) ist es gelungen, das Konzept eines ECDL mittels eines speziellen Fertigungsverfahrens auf einem einzelnen Chip \u2013 und daher monolithisch \u2013 zu integrieren (mECDL). Hierbei wurde die passive Sektion des erweiterten Resonators, in der kein Licht erzeugt wird, im Rahmen einer Zwei-Schritt-Epitaxie realisiert.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

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©<\/span>Fraunhofer Mikroelektronik; Candid Photography | Ivan Paniotov<\/div><\/div>\n <\/div>\n\n\n

Herstellung und Vorteile von mECDL<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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Monolithische ECDL (mECDL) kombinieren die Vorteile einer sehr geringen Linienbreite von Diodenlasern mit erweitertem Resonator mit der mechanischen Stabilit\u00e4t und Baugr\u00f6\u00dfe monolithisch integrierter Laser. F\u00fcr die Herstellung eines solchen mECDL ist ein zweistufiges Epitaxie-Verfahren notwendig: Nach Vollendung des ersten Epitaxie-Schrittes wird ein Teil der aktiven Zone, in der das Licht erzeugt und verst\u00e4rkt wird, durch \u00c4tzen selektiv entfernt. Anschlie\u00dfend wird im zweiten Epitaxie-Schritt der vertikale Schichtaufbau abgeschlossen. Der Bereich mit selektiv entfernter aktiver Zone bildet den passiven und somit verlustarmen Wellenleiterabschnitt des optischen Resonators. Dahinter steht, vereinfacht dargestellt, folgende Funktionslogik: Die spektrale Linienbreite eines Lasers ist umgekehrt proportional zur G\u00fcte seines Resonators. Um einen hohen G\u00fctefaktor zu realisieren, wird die Umlaufzeit des Lichtes im Resonator vergr\u00f6\u00dfert, was durch die Erweiterung des Resonators bei gleichzeitiger Minimierung der optischen Verluste erreicht wird.<\/p>\n

Zus\u00e4tzlich zu den eingangs erw\u00e4hnten Vorteilen lassen sich monolithische ECDL schneller auf Zeitskalen von Millisekunden thermisch durchstimmen. Dar\u00fcber hinaus verursachen sie geringere Fertigungskosten, da sie auf Wafern in gro\u00dfer St\u00fcckzahl hergestellt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Angewendet werden mECDLs in diversen Bereichen, u. a.:<\/p>\n