Scheiben-Verstärker mit 1,5 kW
Fraunhofer ILT
Höhere Produktivität ist das Hauptziel bei der Entwicklung von Ultrakurzpuls-Lasersystemen für die Industrie. Die Fachmesse Laser 2015 bot neueren Entwicklungen dazu ein Forum.
Um das Ziel einer höheren Produktivität von Ultrakurzpuls-Lasersystemen (UKP-Laser) zu erreichen, verfolgen die Forscher am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen unterschiedliche Wege: Einerseits werden stärkere Systeme mit Rekordleistungen im kW-Bereich gebaut. Andererseits arbeiten die Wissenschaftler an maßgeschneiderten Lösungen für die verschiedenen Anwendungen. Auf der heute zu Ende gehenden Fachmesse Laser 2015 präsentieren sie unter anderem ein Modul zur Pulsverkürzung und ein Testsystem für einstellbare Infrarot-Laser mit hoher Leistung, die jeweils neue Wege zur Effizienzsteigerung in der Materialbearbeitung aufzeigen.
Eine Steigerung der Produktivität hängt nach Angaben des ILT von vielen Parametern ab, zum Beispiel von der Pulsenergie, der Repetitionsrate und der Prozessführung. Kürzere Pulse ermöglichen zum einen eine höhere Präzision und zum anderen völlig neue Bearbeitungsprozesse, zum Beispiel durch Mehrphotonen-Absorption oder Filament-Bildung in Glas.
Neues Modul zur Pulsverkürzung
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Auf der Laser 2015 zeigte das ILT ein optisches Zusatzmodul, das bei leistungsstarken UKP-Lasern die Pulsdauer um einen Faktor vier verkürzt. Das kompakte Modul eigne sich für Laser mit bis zu 1 kW mittlerer Leistung und Energien von 10 bis 200 µJ. Ein 1 ps-Puls lässt sich so auf ca. 250 fs komprimieren, wobei weniger als 10 Prozent der Energie verloren gehen und die Strahlqualität erhalten bleibt. Diese zum Patent angemeldete Technologie wurde im Rahmen des Projekts FOKUS vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Bei der weiteren Entwicklung des Moduls sollen noch deutlich höhere Pulsenergien erreicht werden.
Leistungsstarkes UKP-System für IR-B
Ein Beispiel für die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für die UKP-Technik sind neue Strahlquellen für den Infrarot-Bereich bei Wellenlängen von 1,5 bis 3,5 µm (IR-B). Viele technisch und wirtschaftlich interessante Materialklassen weisen dort eine hohe Absorption auf, was eine Reihe innovativer Anwendungen ermöglicht. Bislang besteht allerdings ein Mangel an hinreichend leistungsstarken Lasern in diesem Bereich. Die Aachener Forscher haben jetzt ein Testsystem entwickelt, das zwischen 1,6 und 3,0 m eine Laserleistung bis über 20 W liefert. Die Pulsdauer kann dabei zwischen 900 fs und 1,5 ns liegen. Das neue System ermögliche sowohl Machbarkeitsuntersuchungen als auch die Bereitstellung von prozessoptimierten Strahlparametern für die Produktion.