Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Effizient und robust: Hochleistungs-Pumplasermodul mit Faserkopplung

20.01.2015

Das innovative Modul mit 6 kW Lichtleistung basiert auf besonders effizienten, leistungsstarken 940 nm QCW-Diodenlasern aus dem Ferdinand-Braun-Institut und einem von C2GO inprocess solutions entwickelten wassergekühlten Trägermodul, das eine neuartige, sehr effiziente Montage ermöglicht.

Diodengepumpte Festkörperlaser, die hohe Impulsenergien im Joule-Bereich bei mittleren Leistungen von mehreren hundert Watt liefern, waren bislang weltweit nicht verfügbar. Sie werden jedoch für Hochfeldlasersysteme, die auf leistungsstarken Ultrakurzpuls-Lasern basieren, dringend benötigt.


Zwei dieser Barrenmodule bilden ein Pumpmodul für kW-Laser, die zusammen eine Pumpleistung von 6 J mit 200 Hz Wiederholrate liefern.

Foto: FBH/Immerz

Damit lassen sich neuartige Röntgenquellen für die Materialanalytik nutzbar machen und neue experimentelle Möglichkeiten auf dem Gebiet der Attosekunden-Spektroskopie eröffnen. Solche Laserpulse führen unter anderem zu einem besseren Verständnis von chemischen Prozessen in Molekülen. Auch Anwendungen im medizinischen Bereich gehören dazu, beispielsweise als Teilchenbeschleuniger für die Krebstherapie.

Kernstück dieser neuartigen Hochleistungsfestkörperlaser sind Diodenlaser-Pumpmodule, die effizient sowie möglichst einfach und robust im optischen Aufbau sein müssen. Derartige Diodenlaser-Pumpmodule wurden im Rahmen einer Kooperation des Ferdinand-Braun-Instituts mit dem Berliner Unternehmen C2GO inprocess solutions neu entwickelt.

Sie wurden nun erfolgreich am Max-Born-Institut (MBI) in Betrieb genommen. Dort kommen die fasergekoppelten Pumpmodule in einem CPA-Scheibenlasersystem (chirped pulse amplification) hoher Repetitionsrate für Spitzenleistungen im Petawattbereich zum Einsatz. Die Module liefern hohe Pulsenergien von 6 J (6 kW über eine Pulsdauer von circa 1 ms) mit hohen Folgefrequenzen von 200 Impulsen pro Sekunde (200 Hz); die mittlere Leistung beträgt mehr als ein 1 kW.

Die Effizienz der eingesetzten Chips liegt dabei über 60%, nach Kopplung in eine Pumpfaser beträgt der elektrooptische Konversionswirkungsgrad immer noch über 50%. Begrenzt durch die bisher eingesetzten Pumpmodule lag die Wiederholrate dieser Lasersysteme mit Impulsenergien im Joule-Bereich vorher bei nur 10 Hz. Damit können nun die Forschungsarbeiten am MBI erheblich beschleunigt werden und die genannten Anwendungen kommen schneller in die Praxis.

Effiziente Diodenlaser mit ausgeklügelter Montage

Das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) hat die dafür benötigten maßgeschneiderten Diodenlaser entwickelt. Diese sind hocheffizient und erfüllen zugleich hinsichtlich der Strahleigenschaften die Anforderungen für eine einfache und robuste Faserkopplung.

Ein Laserchip mit circa 1 mm Aperturbreite, montiert zwischen zwei CuW-Träger, emittiert bei 940 nm Wellenlänge 120 Watt in QCW-Betrieb. Vom Kooperationspartner C2GO, einem Spezialdienstleister im Bereich hochkomplexer elektromechanischer und elektrooptischer Verbindungs- und Montagetechnologien von Lasermodulen unterschiedlicher Leistungsklassen, werden diese vormontierten Emitter zu Stacks mit je 28 Einzellasern kombiniert.

Anschließend werden sie zusammen mit einer Kühlung in ein Gehäuse eingebaut. Neuartig sind der Aufbau ohne zusätzliche mechanische Elemente mit hoher Fügepräzision und die seitliche Entwärmung, die für alle Einzellaser einen gleichen thermischen Widerstand realisiert. Ein Modul besteht aus jeweils zwei vollintegrierten, wassergekühlten Laserstacks. Deren Gesamtleistung von mehr als 6 kW wird dann sehr effizient mit wenigen Linsen in eine Faser eingekoppelt.

Claus Heitmann, Geschäftsführer der C2GO inprocess solutions ist hocherfreut, das FBH in seiner Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu unterstützen, und das volle Vertrauen für eine anschließende federführende Vermarktung des Produktes zu genießen: „Nach mehreren Monaten intensiver ingenieurstechnischer Entwicklungsarbeit mit engster Abstimmung und Zusammenarbeit mit den Kollegen des FBH freuen wir uns, durch die erfolgreiche Erstinbetriebnahme einen sehr wichtigen Meilenstein erreicht zu haben. Das in uns gesetzte Vertrauen haben wir mit der Inbetriebnahme des Modules bei 5,7 kW/100 Hz vollumfänglich rechtfertigen können.“

Ferdinand-Braun-Institut
Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik
Petra Immerz
Tel.: +49-30-6392-2626, Fax: +49-30-6392-2602
pr@fbh-berlin.de

C2GO inprocess solutions GmbH
Claus Heitmann
Tel: +49-30-6392-5233, Fax: +49-30-6392-5239
info@c2go.de

Weitere Informationen:

http://www.fbh-berlin.de

Saskia Donath | Forschungsverbund Berlin e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Laser-Metronom ermöglicht Rekord-Synchronisation
12.01.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

nachricht VLT auf der Suche nach Planeten im Sternsystem Alpha Centauri
10.01.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Feinstaub weckt schlafende Viren in der Lunge

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Energieeffizienter Gebäudebetrieb: Monitoring-Plattform MONDAS identifiziert Einsparpotenzial

16.01.2017 | Messenachrichten

Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie