Laser für leistungsfähigere Materialbearbeitungssysteme

Ohne sie würde in der Automobilindustrie nichts laufen: Roboter mit hochmodernen Lasersystemen kommen bei der Materialbearbeitung, etwa beim Schneiden oder Schweißen von Metallen zum Einsatz. Für solche Anwendungen sind Lasersysteme mit hohen Leistungen gefragt, die mit Halbleiterlasern als Pumpquellen von Festkörperlasern erreicht werden können.

Damit kommt ihnen eine Schlüsselfunktion zu: Sie sind der entscheidende Faktor für die prinzipiell erreichbare Gesamtleistung eines laserbasierten Systems. Der ideale Diodenlaser als Pumpquelle zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig hoher Ausgangsleistung aus. Er sollte zudem eine schmale spektrale Breite und einen geringen Abstrahlwinkel aufweisen, mit dem der Strahl gut fokussiert werden kann.

Am Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) ist es gelungen, einen Diodenlaser mit einem sehr geringen Abstrahlwinkel von nur 15° zu entwickeln, bei dem keine Abstriche bei Wirkungsgrad und Ausgangsleistung in Kauf genommen werden müssen. Kommerziell verfügbare Laser in diesem Wellenlängenbereich bieten einen Abstrahlwinkel von typischerweise 27° und mehr. Der FBH-Laser hat eine Wellenlänge von 975 Nanometern, der Standardwellenlänge von industriellen Pumplasern in Materialbearbeitungssystemen, und liefert einen ausgezeichneten Wirkungsgrad von 58 Prozent und eine Ausgangsleistung von 7 Watt.

Für diese Entwicklung wurde am Institut bereits vorhandenes Know-how genutzt und so weiterentwickelt, dass eine optimale Balance zwischen Wirkungsgrad und Fernfeld erreicht werden konnte. Durch die geringe Divergenz konnte auf einen komplizierten Linsenaufbau verzichtet werden. Das macht den Gesamtaufbau deutlich einfacher und weniger störungsanfällig. Diese Laser wurden auch erstmalig auf einem 4-Zoll-Wafer gefertigt. Mit seinem neu etablierten 4-Zoll-Prozess bei Lasern reagiert das Institut auf gestiegene Leistungsanforderungen und zukünftige Chipentwicklungen, die größere Resonatorlängen notwendig machen.

Das Max-Born-Institut (MBI) präsentiert einen Kurzpulslaser, der die zur Zeit weltweit kürzesten optischen Pulse mit einer Dauer von 190 Femtosekunden für rein halbleiterbasierte Laser liefert. Der von Forschern des Max-Born-Instituts und des Ferdinand-Braun-Instituts entwickelte Prototyp emittiert im Wellenlängenbereich um 1030 Nanometern mit einer Pulsfolgefrequenz von 3 Gigahertz und zeichnet sich vor allem durch seinen einfachen Aufbau aus. Anwendungsfelder liegen beispielsweise in der Ultrakurzzeit-Spektroskopie (Fluoreszenzanalyse, Mehrphotonenspektroskopie).

Die Messe Laser 2009 ist eine der international wichtigsten Geschäfts- und Networkingplattformen für die Lasertechnologie, angeschlossen ist die Fachkonferenz CLEO Europe.

Laser 2009 in München, 14. bis zum 19. Juni, FBH und MBI auf Berlin-Brandenburger Gemeinschaftsstand Halle B1, Stand 461.

Saskia Hendrikje Donath
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