Halbleiterlaser 640-nm-Dioden mit doppelt guter Rot-Sichtbarkeit

Redakteur: Gerd Kucera

Die Semiconductor Division von Mitsubishi Electric Laserdioden hat mit einer Emissionswellenlänge von 640 nm entwickelt, die bei einer bisher nicht erreichten Ausgangsleistung von 6 W eine Lebensdauer von 20.000 Betriebsstunden haben.

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„Seit 1997 hält die Semiconductor-Sparte des Mitsubishi-Konzerns den Weltrekord für DVD-Laserdioden mit der höchsten Ausgangsleistung von 350 mW im Pulsbetrieb bei gleichzeitig langer Lebensdauer“, konstatiert Dr. Tetsuya Yagi. Der Entwicklungsleiter Hochleistungsdioden bei Mitsubishi ist Mitglied der Japan Society of Applied Physics. „Jeden Monat produzieren wir über 10 Millionen Laserdioden mit hoher optischer Leistungsdichte und hervorragende Zuverlässigkeit für eine Vielzahl von Anwendungen. Unsere neuen Laserdioden ML520G51-01und ML5xx50, die als Single-Emitter bzw. als Multi-Emitter-Barren erhältlich sein werden, erlauben ganz neue Geräteentwicklungen für Automobil- und Consumer-Produkte.“

Alexander Mönchmeier, Produkt Marketing Engineer bei Mitsubishi, gibt einen Ausblick: „Der Wellenlängenbereich um 640-nm entspricht der höchsten spektralen Rot-Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Mit dieser Diode können dann neue Displays mit roter, blauer und grüner Laserstrahlquelle für eine deutlich bessere Farbdarstellung sorgen. Bereits in der nächsten Generation von Fahrzeugen in der automobilen Oberklasse könnten laserbasierte Head-up-Displays zu finden sein. Und sogar in Handys integrierte Beamer sind keine Utopie.“

Und während Plasma- bzw. LCD-Fernseher ihren Einzug in unsere Wohnzimmer halten, gehört für Mönchmeier diese Technik fast schon wieder der Vergangenheit an: „Das TV-Gerät der Zukunft arbeitet mit Laserdioden und hat ein superscharfes Bild mit exzellenten Farben.“

Laserdioden für PDAs und Handy-Beamer

Mitsubishi Digital Electronics of America hat bereits angekündigt, im nächsten Jahr zur Consumer Electronics Show in Las Vegas einen solchen Laser-Fernseher vorzustellen. Laser werden es ermöglichen, 90% der Farbskala auszusenden, die unsere Augen wahrnehmen können; bei Plasma- und LCD sind das nur 35 bis 40%. Solche Geräte kommen außerdem mit nur einem Viertel der üblichen Energie aus und sind deutlich kompakter als gängigen Flachbildschirme.

Neben Mitsubishi arbeiten Firmen wie Microvision (Korea), Explay (Israel), Corning (USA), Novalux (USA) oder Samsung (Korea) an miniaturisierten Photonic-Modulen zur Integration in beispielsweise Head-up-Displays, Laserfernseher, Mini-Beamer für die Westentasche, Handy-Beamer oder PDAs. Auch das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) forscht in Sachen Mini-Beamer.

Prädestiniert für Konsumprodukte, Industrieanwendungen und Medizintechnik

Mitsubishi Electric hat die roten Laserdioden speziell für den Einsatz in Laser-Displays entwickelt. Im Vergleich zur marktüblichen Wellenlänge von 660 nm ergibt sich mit den 640-nm-Produkten eine etwa doppelt so gute Sichtbarkeit. Die Neuentwicklungen lassen sich sowohl zur Beleuchtung von MicroDisplays (LCD oder DLP) nutzen als auch für Scanning-Type-Displays einsetzen. Zur Kühlung reicht in vielen Fällen ein passives Kühlsystem aus. Für die Faserkopplung ist diese Laserdiode ebenfalls attraktiv, weil sich für Glasfasern mit einem Durchmesser bis 50 ?m hohe Einkopplungsgrade erreichen lassen.

Bei entsprechend aktiver Kühlung eignen sich die 640-nm-Laserdioden auch für industrielle und medizinische Anwendungen (photodynamische Therapie, Dermatologie) im Bereich um 635 nm, denn durch die relativ hohe Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge von ungefähr 0,2 nm/K lässt sich die Wellenlänge in einem relativ breiten Bereich anpassen.

Neue Laserdioden für Displays und Show-Laser-Performance

Die bekannten 660-nm-Laser von Mitsubishi Electric kommen bereits in vielen RGB-Display-Lasersystemen (1,5 bis 25 W Weißlicht) zum Einsatz. Dort arbeitet z.B. ML101J27 in Multiquellenanordnung zuverlässig in Systemen mit frequenzverdoppelten grünen und blauen Strahlquellen zusammen. Neue zuverlässige RGB-Vektorgrafik-Systeme auf Basis von Festkörperlasern ersetzen damit bereits heute häufig die wartungs- und betriebsmittelkostenintensiven Ar+/Kr+-Ionenlaser. Ein weiterer großer Vorteil hier ist der Verzicht auf wasserbasierte Kühlsysteme.

Im ungepulsten Dauerbetrieb beträgt die Ausgangsleistung der 640-nm-Laserdioden 150 mW für den Single-Emitter und 3 W für den Barren. Bei gepulstem Betrieb sind deutlich höhere Ausgangsleistungen möglich und zwar bis 6 W bei den Barren. Trotz der hohen Ausgangsleistung wird die Zuverlässigkeit und die lange Lebensdauer von bis zu 20.000 Stunden nicht beeintaechtigt. Die Massenproduktion ist für das dritte Quartal 2007 (Single-Emitter) bzw. zweite Quartal 2008 (Barren) geplant.

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