Ultraviolette
Laser

Einfach einsetzbare ultraviolette Laser (UV-Laser) eröffnen neue Möglichkeiten

Bei vielen Anwendungen in der Laseroptik werden kürzere UV-Wellenlängen angestrebt, da so eine höhere Auflösung und eine sehr kleine und präzise Detaildarstellung bei minimaler Hitzeeinwirkung auf benachbarte Bereiche erreicht werden kann. Bis vor kurzem haben die hohen Kosten und sperrigen Größen von UV-Lasern mit Dauerstrich (CW) dafür gesorgt, dass sie in vielen Situationen nicht gut eingesetzt werden konnten, z. B. bei Forschungsanwendungen an Universitäten. Jetzt hat aber eine kompaktere und kostengünstigere Version von UV-Lasern diese Hindernisse überwunden, was zu einer Ausweitung der UV-Anwendungen von der Mikromaterialbearbeitung über die UV-Raman-Spektroskopie bis zur Desinfektion zur Beseitigung von Krankheitserregern führt.

Warum sollten UV-Laser eingesetzt werden?

UV-Laser haben eine höhere räumliche Auflösung als Laser im sichtbaren oder infraroten Bereich, da die Größe des Laserpunkts direkt proportional zur Wellenlänge ist. Dies ermöglicht einen Einsatz bei präzisen Defektinspektionen in der Halbleiterindustrie oder bei der Mikromaterialbearbeitung. Bei vielen Materialien können UV-Laser direkt die Atombindungen lösen statt Material zu verdampfen oder zu schmelzen. Dies führt zu einer reduzierten Wärmebildung in der Umgebung. Die hohen Energien der UV-Wellenlängen sind ideal für die Anregung von Fluoreszenz in Biomolekülen wie Proteinen, was in vielen biomedizinischen Anwendungen sehr nützlich ist. Zusätzlich können UV-Laser in hocheffizienten Desinfektionssystemen eingesetzt werden, da ihre UVC-Strahlung mit hoher Leistung (Wellenlängen zwischen 200 und 280 nm) effizienter ist als die von UVC-Lampen oder LEDs.¹

Was ist schlechter an der Technologie der älteren UV-Laser?

Kontinuierliche UV-Laser mit Dauerstrich (CW) verwenden traditionell ionisiertes Argongas als Verstärkungsmedium oder frequenzvervierfachende nahinfrarote Neodym-Laser. Frequenzvervierfachende Systeme benötigen zwei externe Resonatoren, um die Frequenz des ursprünglichen Strahls ein erstes Mal zu verdoppeln und dann den Prozess ein zweites Mal im zusätzlichen Resonator zu wiederholen.² Diese Systeme sind komplex und sowohl sie als auch die Argon-Ionen-Laser sind mindestens so groß wie zwei Schuhkartons, sodass ein Einsatz als tragbares Gerät unmöglich ist.

Die neue Generation von UV-Lasern

Fortschritte in der UV-Lasertechnologie haben zu kleineren und kostengünstigeren Geräten geführt. Von UVC Photonics entwickelte mit Praseodym dotierte Yttrium-Lithium-Fluorid-Laser (YLF) erzeugen einen Laserstrahl bei 261 nm durch eine Frequenzverdopplung und nicht durch eine Vervierfachung (Abbildung 2).² Dies reduziert deutlich die Komplexität des Systems und die Anzahl der benötigten Komponenten. Die Laser können ähnlich wie Laserdioden eingesetzt werden und benötigen keine komplizierte Elektronik für die Verriegelung von Resonatoren oder die Temperaturstabilisierung.

Abbildung 2: Die kompakten UV-Laser von UVC Photonics bestehen aus einer blauen Dioden zum Pumpen, einem Praseodym-Kristall, einem weiteren Kristall für die Erzeugung der zweiten Harmonischen (SHG) und einem Resonator-Auskopplungsspiegel.²
Bild mit freundlicher Genehmigung von UVC Photonics.

Die Laser von UVC Photonics erreichen eine CW-Leistung von >10 mW bei 261 nm, verbrauchen weniger als 5 W Leistung im Betrieb und haben nur eine Größe von 22 x 24 x 71 mm.¹ Diese Eigenschaften machen sie ideal für tragbare Geräte sowie für Universitätslabore und Industrieanwendungen, bei denen andere UV-Laser zu kostspielig wären. Argon-Ionen-Laser benötigen typischerweise mehrere 10 kW Leistung und können damit deutlich mehr als 10 W erzeugen, während frequenzvervierfachte UV-Laser mehr als 500 mW erzeugen können. Die älteren Technologien bieten somit zwar höhere Leistungen, aber die deutlich größere Größe und die höheren Kosten machen sie weniger interessant für bestimmte Anwendungen. Die schmale Bandbreite und die CW-Möglichkeit machen die neuen Diodenmodule sehr attrakiv für die UV-Raman-Spektroskopie. Weitere Informationen finden Sie auf der Webseite von UVC Photonics.