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13.04.2016

Wachsende Durchstimmbereiche

Bis zu 1000 Spektren pro Sekunde – Prototyp des Quantenkaskadenlasers. / Der neue TOPTICA DLC TA-SHG schafft 2 W bei 560 nm Wellenlänge und ist von 550 bis 565 nm durchstimmbar.

Laser-Sensorik gilt als Zukunftsmarkt, in dem durchstimmbare Laser erfolgreich Nischen besetzen. Die Vision von Inline-Prozesskontrollen in der Industrie rückt näher.

Für Patienten ist es selbstverständlich. Für Pharmahersteller eine Herausforderung: Damit Pillen verlässlich die gleiche Wirkstoffmenge enthalten, ist eine absolut homogene Wirkstoffverteilung im Ausgangsmaterial gefragt. Um sie sicherzustellen, werden Stichproben in Spektrometern untersucht. Ein Verfahren, dass auch beim Mischen des Elektrodenmaterials für Hochvoltbatterien, zur Qualitätssicherung in Lebensmittelfabriken, bei Laboranalysen in Kliniken, Chemiefabriken und Forschungsinstituten genutzt wird. Gerade Laserspektroskopie findet stetig neue Anwendungsfelder. Sie ist ein Treiber für das anhaltende globale Wachstum der Laser-Sensorik. Mit Raten von durchschnittlich 7 Prozent jährlich wuchs der Markt in den letzten vier Jahren von 440 Mio. auf 573 Mio. Euro. Für 2016 prognostizieren die Analysten von Strategies Unlimited über 606 Mio. Euro Marktvolumen.

Durchstimmbare Laser erleichtern Analysen
Bei Gas- und Materialanalysen helfen durchstimmbare Laser, die weite Wellenlängenbereiche abdecken. Damit können Forscher die Absorptionsspektren der Materialien systematisch erfassen. Hintergrund: Unter Einfluss des Lasers absorbieren Moleküle und Atome Strahlung einer spezifischen Wellenlänge. Dieses Absorptionsverhalten erlaubt die präzise Bestimmung der atomaren und molekularen Zusammensetzung von Proben.

Mit durchstimmbaren Lasern lassen sich Spektren schnell und unkompliziert erfassen. Auch zum Bestimmen und Vermessen von Quantendots, Mikrokavitäten und photonischen Kristallen sind die flexiblen Laser beliebt. Austeller wie Toptica Photonics, Coherent, Sacher Lasertechnik oder die litauische Brolis Semiconductors bieten eine große Auswahl durchstimmbarer Diodenlaser in unterschiedlichsten Wellenlängen- und Leistungsbereichen. Ständig kommen neue hinzu: Zuletzt grüne und gelbe (316 – 675 nm) Diodenlaser-Systeme von Toptica. Schon auf der LASER World of PHOTONICS 2015 hatte der Spezialist neue CTL-(Continuously Tunable Lasers)-Plattformen in den Wellenlängenbereichen von 915 bis 985 nm sowie von 1530 bis 1620 nm präsentiert. Auch Brolis erweitert sein Portfolio stetig. Spezialität: durchstimmbare Diodenlaser im mittleren Infrarot-Bereich, die von 1800 bis 3000 nm jeweils 100 nm Durchstimmbereich und minimale Zeilenabstände bieten.

Coherent nennt seinen neuen Hochleistungs-Dual-Wellenlängen-Laser wegen seines weiten Durchstimmbereichs (680 – 1300 nm) treffend „Chamäleon“. Seine 1,4 W Leistung prädestinieren ihn zur Anregung fluoreszierender Farbstoffe. Im Zusammenspiel mit ultra-hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopen soll er Forschern tiefere und differenziertere Einblicke in die Bausteine des Lebens ermöglichen.

Neuartiger Quantenkaskadenlaser weist Weg zur Inline-Spektroskopie
Forscher der Fraunhofer-Institute für Angewandte Festkörperphysik IAF und für Photonische Mikrosysteme IPMS streben mit einem neuartigen Quantenkaskadenlaser in neue Dimensionen der Durchstimmbarkeit. „Er erlaubt eine neue Art der Spektroskopie, mit der chemische Reaktionen bald kontinuierlich in Echtzeit verfolgt werden könnten, statt wie bisher nur in Stichproben“, erklärte IAF-Forscher Dr. Ralf Ostendorf am Rande der LASER World of PHOTONICS 2015. Sein Team zeigt dort einen ersten Prototyp.

Der Winzling, der locker auf einer Handfläche passt, hat es in sich: Wellenlängen lassen sich dank eines neuen mikromechanischen Scannerspiegels rasant durchstimmen – 1.000 Spektren pro Sekunde sind möglich, die eine Software des IPMS in Echtzeit mit Referenzwerten in einer Datenbank abgleicht. Unternehmen aus der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelbranche bekunden bereits großes Interesse an der Inline-Spektroskopie. Doch noch ist Geduld gefragt: Gerade ist ein aus dem EU-Programm Horizon 2020 gefördertes Projekt angelaufen, in dem 18 europäische Unternehmen und Forschungsinstitute den Quantenkaskadenlaser zur Produktreife bringen wollen. Bis 2019 soll eine Pilotlinie entstehen.


Bildquelle: Fraunhofer IAF, Toptica

 
 
 
 
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