Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Femtosekundenlaser erbringt eine bislang nicht erreichte mittlere Ausgangsleistung von 1,1 kW

15.12.2010
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT haben ein Verstärker-Konzept für Femtosekundenlaser (fs-Laser) weiterentwickelt. Dadurch ist es erstmals möglich, eine mittlere Leistung im Kilowatt-Bereich zu erzielen. Die kurzen Pulse der fs-Laser erlauben eine ultrapräzise Materialbearbeitung. Dank der hohen mittleren Leistung kann nun auch der Durchsatz in der Produktion signifikant gesteigert werden.

Während Laser mit kontinuierlicher Strahlung (cw) häufig im Bereich Schneiden und Schweißen zum Einsatz kommen, werden gepulste Laser meist zum Abtragen eingesetzt. Dabei gilt: je kürzer die Pulse, desto kleiner die Wärmeeindringtiefe, desto höher die Temperatur an der Materialoberfläche und desto höher die Präzision der Materialbearbeitung.

Das Material wird überwiegend durch Verdampfen abgetragen. Die kürzeren Pulse der fs-Laser erlauben eine größere Präzision beim Abtragen. Außerdem können Materialien bearbeitet werden, die sich sonst nur schlecht oder gar nicht mit dem Laser bearbeiten lassen.

Allerdings hat sich der fs-Laser noch nicht in der industriellen Produktion etabliert. Dies könnte sich durch die Verfügbarkeit von fs-Lasern mit großer mittlerer Leistung und somit mehr Durchsatz, geringem Wartungsaufwand und leichter Bedienbarkeit künftig ändern. Forschern des Fraunhofer ILT ist es nun gelungen, mit einem fs-Laser erstmals eine mittlere Leistung im kW-Bereich zu erzielen. Ein erster Schritt, um die industrielle Nutzung von fs-Lasern deutlich zu erweitern.

Erweitertes Verstärker-Konzept

Das Verstärker-Konzept basiert auf der INNOSLAB-Technologie. Diese Eigen-Entwicklung des Fraunhofer ILT zeichnet sich durch einen besonders simplen, robusten und kompakten Aufbau aus. Die Aachener Forscher haben das Verstärker-Konzept auf Yb-dotiertes YAG als aktives Medium erweitert, das aufgrund der großen Bandbreite die Verstärkung ultrakurzer Pulse erlaubt. Da Ytterbium-dotierte Kristalle hohe Anforderungen an die Pump-Strahlquelle stellen, wurde dieser Schritt erst durch die Verfügbarkeit einer neuen Generation brillanter Hochleistungs-Laserdioden möglich. Das Oszillator-Verstärker-System erlaubt eine hohe Flexibilität hinsichtlich Pulsrepetitionsrate und Pulsdauer, da zur Erzeugung der Pulse ein Vielzahl kommerzieller fs-Oszillatoren auf der Basis von Faser- und Festkörperlasern mit etwa 2 W mittlerer Laserleistung zur Verfügung stehen.

Dr. Peter Rußbüldt, Projektleiter am Fraunhofer ILT, hat nun zwei INNOSLAB-Verstärker hintereinander geschaltet. Die Verstärkerkette konnte so bei einer Pulsspitzenleistung von 80 MW und einer Pulsdauer von 600 Femtosekunden eine mittlere Leistung von 1,1 kW erbringen. Damit stellen die Aachener Forscher einen neuen Rekord auf.

Ursprünglicher Zweck des BMBF-geförderten Gemeinschaftsprojekts mit dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik ist eine wissenschaftliche Anwendung: die Erzeugung kohärenter EUV-Strahlung. Im Laufe des Projekts wurde der Laser am Fraunhofer ILT weiterentwickelt. »Durch seine neue Leistung entfernt sich der fs-Laser vom Image des wissenschaftlich komplizierten Spielzeugs«, so Dr. Rußbüldt. »Mit der höheren Leistung steigt auch der Durchsatz in der Produktion. Dies bedeutet einen enormen Zeit- und Kostenvorteil für Hersteller. Somit kann der fs-Laser nun auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen sein Durchsatz wirtschaftlich bislang nicht ausreichte.« Typische Anwendungen des fs-Lasers im Makrobereich sind Fertigungsverfahren für Leichtbaukomponenten auf der Basis von Faserverbundwerkstoffen. Denn mit einem fs-Laser lassen sich unterschiedlichste Materialien bearbeiten, ungeachtet ihrer Eigenschaften. Im Mikrobereich reichen die Anwendungen dieser neuen Strahlquelle vom Bohren von Düsen über die Werkzeugtechnik, die Solarzellentechnik bis hin zur Drucktechnik.

Das Fraunhofer ILT veranstaltet zu dieser Thematik am 13. und 14. April 2011 in Aachen einen Workshop. Experten aus Wissenschaft und Industrie informieren über Grundlagen und Laserstrahlquellen der Ultrakurzpulslaser (UKP) und diskutieren gemeinsam mit den Teilnehmern über die Einsatzmöglichkeiten in der Materialbearbeitung. Auch technologische Entwicklungen und deren Marktpotenzial werden in diesem UKP-Workshop beleuchtet.

Auf der SPIE Photonics West (San Francisco, USA, 25. - 27. 01. 2011) zeigt das Fraunhofer ILT im German Pavillion North Hall auf Stand 4601 hochpräzise Montagetechniken für optische Komponenten und präsentiert weitere Entwicklungen von Wärmesenken von Hochleistungsdiodenlasern. In der begleitenden Konferenz LASE (22. - 27. 01. 2011) stellen Aachener Experten dem Fachpublikum den neuen Hochleistungslaser vor.

Ansprechpartner im Fraunhofer ILT
Für Fragen stehen Ihnen unsere Experten zur Verfügung:
Dr. rer. nat. Peter Rußbüldt
Ultrakurzpulslaser
Telefon +49 241 8906-303
peter.russbueldt@ilt.fraunhofer.de
Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann
Laser und Optik
Telefon +49 241 8906-206
hansdieter.hoffmann@ilt.fraunhofer.de
Information und Anmeldung zum UKP-Workshop
Dr.-Ing. Jens Holtkamp
Mikro- und Nanostrukturierung
Telefon +49 241 8906-273
jens.holtkamp@ilt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
Tel. +49 241 8906-0
Fax. +49 241 8906-121

Axel Bauer | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ilt.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr
08.12.2016 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops