Technologieangebote

COMPASS – Compact Multi-Pass Amplifier System: Leistungsstarker UKP-Laser-Verstärker (kW-Bereich)

Kurzfassung

Dieses Multipass-Verstärker-Konzept bietet eine bislang unerreichte Ausgangsleistung im kW-Bereich bei kompakter Bauform und diversen Skalierungs- sowie Modifikationsmöglichkeiten. 

Hintergrund

Ultrakurzpulslaser (UKP)-Systeme haben sich speziell im Bereich der industriellen Mikrobearbeitung etabliert. Sie eignen sich insbesondere für Mikrostrukturierung und die Herstellung feiner Kanäle. Durch den geringen Wärme­eintrag können unterschiedlichste Materialien – auch besonders dünne oder sprödharte Halbzeuge – mit hohem Durchsatz und auch auf Mikro- oder Nano-Skala bearbeitet werden. Je höher die Ausgangsleistung der Laser-Quelle, desto produktiver das Gesamtsystem.

Problemstellung

Bislang werden Ausgangsleistungen von mehreren Kilo­watt nur mit aufwändigen Anordnungen erreicht, was einen großen Bauraum erfordert und anfällig für äußere Störfaktoren ist.

Lösung

Das an der Universität Stuttgart entwickelte Verstärker-konzept überzeugt durch die effiziente Nutzung des freien Raumwinkels, was nicht nur eine sehr kompakte Bau­weise erlaubt, sondern auch zu einer verbesserten Stabi­lität führt. Dies ermöglicht eine weitere Steigerung der erreichbaren Ausgangsleistung.

Kern des Systems ist ein besonders kompaktes optisches Element, das den Strahlengang mehrfach über die Laser­scheibe faltet. Wobei die im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen reduzierte optische Weglänge das System stabiler gegen äußere Störungen macht. Das System ist prinzipiell skalierbar und limitiert durch die Fertigungs­toleranzen der Spiegel und deren Montagegenauigkeit sowie der wachsenden Weglängen mit jedem weiteren Spiegelpaar. Nach vollständigem Durchlauf der Anord­nung kann der  Strahl koaxial mit dem Eingangsstahl aus dem Verstärker austreten und über seine gedrehte Polari­sation separiert werden. Je nach Anwendung können auch andere Auskoppelmechanismen realisiert werden, z. B. mit geringen Modifikationen für unpolarisierte Strah­lung.

Die Anwendbarkeit des Grundprinzips ist nicht auf Schei­benlaser beschränkt und bietet viele Möglichkeiten der Modifikation und Erweiterung.

Schema mit klassischer Scheibenlaserpumpoptik mit erfindungsgemäßem Dorn und Spiegelring [v.n. IFSW, Universität Stuttgart].

Vorteile

  • Erhöhte Ausgangsleistungen und hohe Pulsenergie für UKP-Laser (kW-Bereich),
  • stabil, leistungsfähig & kostengünstig,
  • Bauraum nur ca. 0,4 m³ inkl. Pumpoptik,
  • gute Leistungsskalierbarkeit und hohe Flexibilität,
  • Vermeidung kleiner Foki im Strahlengang,
  • Verwendung als Oszillator (Resonator) möglich.

Anwendungsbereiche

Am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart  konnte nun ein Multi­pass-Verstärker realisiert werden, der eine bislang uner­reichte Ausgangsleistung im kW-Bereich bei kompakter Bauform bietet. Das Anwendungsspektrum erstreckt sich über die gesamte Breite der industriellen Laserbear­beitung.

Exposé
Kontakt
Dr.-Ing. Michael Ott
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe | Germany
Telefon +49 721-79004-0
ott(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
Prototyp / TRL5
Patentsituation
EP 3236545 A1
(GB, FR, DE, CZE, LTU) erteilt
US 10,574,024 B2 erteilt
Referenznummer
15/061TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwer­tung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.