Spektroskopischer Einsatz neuer langwelliger (bis 2 μm) Diodenlaser (VCSEL) für schwierige Bedingungen (Spectroscopic Application of Long-Wavelength (< 2 μm) VCSEL Diode Lasers)

Oberfl&#228;chenemittierende Diodenlaser (engl. VCSEL, Vertical-cavity surface-emitting laser) werden zur raschen direkten In-situ-Molek&#252;lspektroskopie eingesetzt. Nach dem Verfahren der Absorptionsspektroskopie mittels durchstimmbarer Diodenlaser wird Sauerstoff bei 760 nm, Ammoniak bei 1540 nm, Methan bei 1680 nm sowie Chlorwasserstoff und Wasser bei 1810 nm detektiert. Druckverbreiterte und hochaufgel&#246;ste Spektren werden gezeigt und das Prinzip eines langzeitstabilen Spektrometers vorgestellt. Die Wellenl&#228;ngenmodulation der VCSEL mit der Temperatur und dem Strom wird untersucht. W&#228;hrend der Temperaturkoeffizient in etwa derselbe ist wie f&#252;r herk&#246;mmliche Diodenlaser im nahen Infrarot (DFB-Laser), lassen sich VCSEL deutlich weiter mit dem Strom durchstimmen. Dar&#252;ber hinaus k&#246;nnen VCSEL thermisch wesentlich schneller moduliert werden als konventionelle Kantenemitter. Repetitionsraten bis 5 MHz werden demonstriert. Die neu er&#246;ffneten Anwendungsfelder im Hinblick auf den weiten, modensprungfreien Durchstimmbereich (Messung bei hohem Druck, mehrere Spezies, Temperaturverteilungen) und die rasche Modulierbarkeit (Messung extrem transienter Prozesse) werden diskutiert. Weiter werden spektroskopisch interessante Eigent&#252;mlichkeiten der VCSEL (geringer Schwellstrom und Strombedarf als Vorteil f&#252;r batteriebetriebene mobile Ger&#228;te, Austestm&#246;glichkeit auf der Waferebene) beleuchtet. Die langwelligen VCSEL mit λ &gt; 1 μm auf InP-Basis existieren noch nicht lange. Es wird angenommen, dass diese demn&#228;chst verst&#228;rkten Einzug in die Molek&#252;lspektroskopie halten werden und das Einsatzgebiet von auf Diodenlasern basierenden Ger&#228;ten betr&#228;chtlich nach h&#246;heren Dr&#252;cken und schwierigen Bedingungen hin erweitern werden.