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 Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie