Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)

• Hochleistungs-Diodenlaser: Breitstreifen & Barren
• Hochbrillante & spektral schmalbandige Diodenlaser
• Hybride Lasermodule (CW & gepulst): NIR bis UV-Spektralbereich, u.a. für Biophotonik, Lasersensorik, Lasermetrologie, Quantensensorik ...
• Nitrid-Laserdioden für den blauen & UV-Spektralbereich
• Kurzwellige UV-Leuchtdioden, u.a. für Sensorik, Desinfektion Medizin & Produktionstechnik, ...

• Elektrooptische Komponenten & hybrid mikrointegrierte Module
• Integrierte Quantensensoren auf Basis atomarer Gase
• Nanostrukturierte Diamantsysteme & -materialien
• Quantenemitter & nanofabrizierte Lichtwellenleiterchips

• GaN-Mikrowellentransistoren & -MMICs
• Neue Leistungsverstärkerkonzepte für die drahtlose Infrastruktur
• Integrierte Schaltungen mit InP-HBTs für den Frequenzbereich 100...500 GHz (THz-Elektronik)
• Schnelle Treiber für Laserdioden
• Kompakte Quellen für Mikrowellenplasmen
• GaN-Leistungselektronik

• Epitaxie (MOVPE) von GaAs- & GaN-basierten Schichtstrukturen für Bauelemente
• (Al)GaN-HVPE für Volumenkristalle
• In-situ Kontrolltechniken bei MOVPE & HVPE
• Komplette Prozesslinie 2" - 4" für GaAs-, InP-, SiC- & GaN-Bauelemente inklusive Lasermikrostrukturierung
• InP-HBT-Technologie für Millimeterwellen- & THz-Anwendungen, heterointegrierter SiGe-BiCMOS/InP-HBT-Foundryprozess mit dem IHP
• Aufbau- & Verbindungstechnik

Mit dem EntwicklungsZentrum sorgen wir dafür, dass exzellente Forschungsergebnisse noch schneller in marktorientierte Produkte, Verfahren und Dienstleistungen überführt werden. Damit bieten wir  Unternehmen einen einfacheren Zugang zu Ergebnissen auf dem aktuellen Stand der Forschung: in Form von praxisgerechten Funktionsmodellen und Prototypen.

In Satelliten werden immer mehr Diodenlaser-gepumpte Festkörperlaser eingesetzt. Für diesen Zweck entwickeln wir effiziente und kompakte Pumplasermodule, die die extrem hohen Anforderungen an Langzeitstabilität  und Strahlungsresistenz erfüllen sowie eine hohe Vibrations- und Temperaturbeständigkeit aufweisen. 

Wir bieten Kunden im Bereich der Quantensensorik, Quantennetzwerktechnologie und Quantenkommunikation die Kooperation entlang der gesamten Wertschöpfungskette - vom Design über die Realisierung von prototypischen Komponenten, Modulen und Systemen bis zu deren Verifikation und Validierung.

Wir entwickeln Diodenlaser, die die besonderen Anforderungen an Lichtquellen im Bereich der Sensorik und der Analytik bedienen. Sie sind speziell auf Anwendungen in der Laserspektroskopie zugeschnitten. Dazu zählen durchstimmbare Lichtquellen für die Absorptionsspektroskopie und Zwei-Wellenlängen-Diodenlaser für Anwendungen in der Raman- und Shifted Excitation Raman Differenz Spektroskopie (SERDS) oder der THz-Spektroskopie. 

Wir entwickeln die Diodenlasertechnologie für medizinische und Life-Science-Anwendungen, mit der wir unsere Lichtquellen maßgeschneidert auf die Anwendung anpassen – etwa für die photodynamische Krebstherapie und die Zahnmedizin. Unsere Lasertechnologie nutzen wir auch für die optische Distanzmessung, die auf dem Prinzip der Interferometrie beruht. Wir entwickeln zudem Laserdioden für die Messtechnik, die beispielsweise bei der Überwachung von Stromabnehmern von Elektofahrzeugen eingesetzt werden. Weitere Anwendungen sind die 3D-Bildwiedergabe mittels Holografie für Displays der nächsten Generation.

LiDAR-Systeme sind wichtige Komponenten, die zur Umgebungswahrnehmung beim autonomen Fahren oder in der Robotik genutzt werden. Unser Laserdioden-Portfolio für die Anwendung als LiDAR-Pulsquelle umfassen Hochbrillanz- und Hochleistungs-Breitstreifenlaser als Single-Emitter oder Laserbarren – auch mit On-Chip-Wellenlängenstabilisierung.

Wir nutzen Technologie und Know-how des FBH, um neuartige Hochleistungs-Lasermodule für unsere Partner und Kunden in Forschung und Industrie zu entwickeln und zu fertigen. Diese Module (Hochleistungs-Laserstacks & Pumpmodule) liefern hohe optische Ausgangsleistungen von bis zu mehreren Kilowatt – und ermöglichen so neue Anwendungen oder steigern die Leistung bestehender Applikationen. Sie können entweder direkt eingesetzt oder als Pumpquellen für andere Verstärkungsmedien genutzt werden.

Bestrahlungssysteme mit UV-LEDs haben viele Vorteile gegenüber solchen mit UV-Entladungslampen. Wir entwickeln LED-basierte Bestrahlungssysteme, die wir für verschiedene Anwendungen optimieren. Dabei kommen sowohl unsere eigenen UV-LEDs als auch LEDs kommerzieller Anbieter zum Einsatz. Deren Eigenschaften (z. B. Emissionswellenlänge oder Bauform) sind exakt auf die Anwendung abgestimmt. Wir haben u. a. UV-LED-Strahler realisiert zur Desinfektion von Oberflächen, zum Abtöten von Keimen direkt auf Haut und für die Pflanzenzucht.

Die atmosphärische Plasmaquelle besteht aus einem Mikrowellen-Leistungsoszillator, einem Resonator zur Plasma-Anregung und der Ansteuerelektronik, die gemeinsam in einem kompakten Gehäuse integriert sind. Die Zufuhr des Plasma-Mediums (Luft, Sauerstoff, Argon, …) sowie des Kühlmediums ist so flexibel realisiert, dass die Quelle sowohl händisch (z.B. in der Medizin) wie auch in Produktions- oder Prozessmaschinen (z.B. Druckindustrie, Beschichtungsanlagen) integriert werden kann. Sie erreicht eine Leistung um die 20 W.

Wir entwickeln und fertigen kundenspezifische Galliumarsenid-basierte Diodenlaser-Chips im Wellenlängenbereich von 0,62 µm bis 1,2 µm. Dies beinhaltet den Chipentwurf, bei dem wir modernste Simulationsmethoden einsetzen, und die Fertigung im Rahmen von Klein- und Pilotserien:

• Rippenwellenleiter- & Trapezlaser
• Breitstreifenlaser - Einzelemitter & Laserbarren
• frequenzstabilisierte Diodenlaser - DBR, DFB, mECDL
• durchstimmbare & Zweiwellenlängen-Diodenlaser
• gepulste Diodenlaser

• Wir entwickeln, fabrizieren und qualifizieren UVB- und UVC-LEDs nach Kundenspezifikation, z. B. in Wellenlänge, Chipdesign und Packaging. Kunden können dazu die gesamte Prozesskette des FBHs, von der Epitaxie, über die Chipprozesstechnologie, bis hin zur Aufbautechnik nutzen. Nach Absprache können Einzelschritte auch vom Auftraggeber übernommen werden.
• GaN-Diodenlaser (400 - 420 nm) entwickeln, fertigen und qualifizieren wir nach Kundenanforderungen. So können beispielsweise die Wellenlänge, das Chipdesign, das Packaging und die Abstrahlcharakteristik angepasst werden.
• Hochreine DBR-Spiegel werden z. B. für Anwendungen in der Metrologie, für die nächste Generation von Atomuhren oder für Präzisionsmessungen zum Test der Quantenelektrodynamik genutzt. Zum Erzeugen von ps- und fs-Laserpulsen entwickeln wir sättigbare Halbleiterabsorber (SAM) gemeinsam mit Partnern, die diese in kommerziellen gepulsten Festkörperlasern einsetzen.
• Fotodetektoren: Mit Absorberschichten aus AlGaN stellen wir MSM-Detektoren (metal-semiconductor-metal) bis in den VUV-Bereich her. Sie zeichnen sich durch niedrige Dunkelströme im pA-Bereich und hohe Quantenausbeuten von bis zu 70% bei niedrigen Vorspannungen aus.

• Im Bereich der elektromagnetischen Simulation bieten wir die Modellierung von elektromagnetischen Feldproblemen von DC bis in den Terahertzbereich (u.a. mit Finite Integration Theorie, der Finite Elemente Methode oder auch (semi)analytischen Verfahren) sowie Beratung zu Entwurf, Analyse und Optimierung von Strukturen.

• Kundenspezifische Epitaxieschichten:

  • Halbleiter-Schichtstrukturen für LEDs, Laserdioden, Transistoren etc. auf der Basis von (Al,In,Ga)As, (Ga,In)P und (Al,In,Ga)N nach kundenspezifischen Vorgaben

  • Mehrschrittepitaxien für 2D- oder 3D-Strukturierung (z. B. vergrabene Implantationen oder vergrabene Gitter)

  • Versetzungsarme AlN/Saphir-Templates

• Verschiedene Waferprozesse nach kundenspezifischen Vorgaben sowie Epi-Qualifikationsprozesse anhand eines stabilen Bauelementprozesses.

• Facettenpassivierung: Wir passivieren GaAs-Laserfacetten und verwenden dabei ein von uns patentiertes Verfahren. Dieses ermöglicht sowohl eine hohe Ausgangsleistung als auch eine hohe Langzeitstabilität der Laser. Nach dem Passivierungsvorgang realisieren wir auf Wunsch zusätzlich Facettenbeschichtungen für Reflexionsgrade im Bereich von 0,05% bis 98%.

Wir bieten umfangreiches Know-how und technische Ressourcen für komplexe Analyseprobleme und Messaufträge über die gesamte Wertschöpfungskette. In der Mikrowellen-Messtechnik führen wir für Kunden und Partner grundlegende DC- und HF-Charakterisierungen aktiver und passiver Bauelemente durch. Darüber hinaus sind komplexe system- und anwendungsspezifische Messungen möglich, beispielsweise bei digitalen Leistungsverstärkern, MIMO- und Terahertz-Systemen.