Rote 659nm-Laserdiode für Biomedizinanwendungen bricht Leistungsrekord

Kleinere Phototherapiegeräte dank Rekord-Dauerstrichleistung von 1,2 W; 659nm

Ushio Opto Semiconductors, Inc. (Hauptsitz: Tokio, Managing Executive Officer: Hiroaki Banno), eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Ushio, Inc., hat im Oktober 2019 eine rote Laserdiode (LD) mit einer Wellenlänge von 659nm (HL65213HD) für den Einsatz in biomedizinischen Anwendungen auf den Markt gebracht, die eine optische Ausgangsleistung von 1,2 W*¹ im Dauerstrichmodus (cw) erreicht – ein Weltrekord in dieser Klasse.

Die Nachfrage nach Hochleistungs-Laserdioden mit Wellenlängen im Bereich um 660nm hat insbesondere in medizinischen Bereichen wie beispielsweise der DNA-Sequenzierung oder der Phototherapie und in Life-Science-Anwendungen wie der Lasermikroskopie oder der Raman-Spektroskopie zugenommen. Rote Laserdioden, die Wellenlängen in diesem Bereich emittieren, können photochemische Reaktionen in Stoffen verursachen, die diese Wellenlängen absorbieren, wie beispielsweise Melanin oder Hämoglobin, und zwar äußerst effizient und schnell.

Diese Anwendungen erfordern Ausgangsleistungen im Wattbereich, während die Ausgangsleistung der LDs in diesem Wellenlängenbereich in der Regel im Milliwattbereich (mW) liegt. Um Ausgangsleistungen im Wattbereich zu erreichen, wurden bisher mehrere LDs als Module zu einem System zusammengefasst und mit optischen Fasern gekoppelt. Diese Technik hat allerdings den Nachteil, dass die Systeme größer und teurer werden.

Fortschritte in der Entwicklung von 659nm-Lasern dank Kristallzuchttechnik

Um dieses Problem zu lösen, hat Ushio Opto Semiconductors erfolgreich eine äußerst zuverlässige multimodale LD^*2 entwickelt, die im Wellenlängenbereich von 659nm eine Dauerstrichleistung von 1,2 W erreicht. Dieser Technologiesprung wurde möglich durch eine Kombination verschiedener Technologien: So verfügte man bereits über umfangreiche Erfahrungen mit Kristallzuchtverfahren, die bei der Entwicklung marktgängiger LDs für den Einsatz in Sensoren im Wellenlängenbereich um 660nm verwendet wurden, sowie über die erforderlichen Verfahren zur Konfektionierung von Laserdioden mit Ausgangsleistungen im Wattbereich und Wellenlängen um 640nm.

Diese neue Laserlösung wird voraussichtlich in unterschiedlichen Bereichen Anwendung finden, da sie zur Verkleinerung verschiedener Systeme beiträgt.

Merkmale:

1. Weltweit höchste Dauerstrichleistung von 1,2 W in einem 9-mm-Gehäuse: Hervorragende Wärmeableitung und Luftundurchlässigkeit sorgen für hohe Zuverlässigkeit und tragen dazu bei, sowohl die Größe als auch die Kosten der Lichtquelle zu reduzieren. Eine Dauerstrichleistung von 1,2 W und eine Pulsleistung von 1,5 W wurden bei Betriebstemperaturen von -10 bis 25 °C erreicht. Bei einer maximalen Temperatur von 45 °C lag die Dauerstrichleistung bei 1 W und die Pulsleistung bei 1,3 W.
2. Weltweit höchste Konversionseffizienz von 39 %^*3: Der geringere Stromverbrauch trägt zu einer Vereinfachung des Kühlsystems bei.

Spezifikationen:

(Betriebstemperatur Tc=25 ℃)

^*1 die weltweit höchste optische Ausgangsleistung in einem einzelnen TO-Gehäuse (Stand September 2019 nach den Forschungsdaten von Ushio Opto Semiconductors)

^*2 Laserdiode mit mehreren Schwingungsmodi in einem Hohlleiter, ideal zur Erhöhung der Ausgangsleistung

^*3 Verhältnis der optischen Ausgangsleistung zur Eingangsleistung (Betriebstemperatur von 25 °C im Dauerstrichmodus)