Ein Laserresonator als Quelle kontinuierliche Strahlung oder Pikosekunden Pulse
Kurzfassung
Durch eine spezielle Anordnung von Resonatorenspiegel im Laserarm kann der Laser während des Betriebs zwischen Dauerstrichbetrieb (cw) und modegekoppeltem Betrieb (Sub-Pikosekunden Pulse) umgeschaltet werden.
Vorteile
- Direktes Umschalten von cw-Betrieb auf modegekoppelten Betrieb mit einem Laserrestorator
- Flexibilität der Laserquelle
- Reduzierung der Kosten und des Platzbedarfs
Anwendungsbereiche
Das Lasersystem kann sowohl im Bereich der Makromaterialbearbeitung (Schweißen, Schneiden etc.) als auch bei der Mikromaterialbearbeitung (Bohren, Oberflächenstrukturierung etc.) eingesetzt werden.
Hintergrund
Nach dem aktuellen Stand der Technik ist es zurzeit nicht mögliche die Prozesse der Makro- und Mikromaterialbearbeitung mit einem „universellen“ Laser durchzuführen, der sowohl im cw als auch im ns, ps und fs Bereich betrieben werden kann. Man benötigt zwei Laserresonatoren, die die cw und modegedämpfte Strahlung erzeugen, um die unterschiedlichen Betriebsarten wie schweißen, schneiden und Microstrukturieren durchführen zu können.
Problemstellung
Der oben genannte Aufbau mit zwei Lasern ist sehr unhandlich und sehr teuer.
Lösung
Am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart haben Wissenschaftler jetzt einen Laserresonator entwickelt, bei dem es möglich ist cw- und modengedämpfte Strahlung in einem einzigen Gerät zu erzeugen, das während des laufenden Laserbetriebs umgeschaltet werden kann.
Bei gängigen „semiconductor saturable absorber“ -Modellszillatoren (SESAM) hängt die Betriebsart von der Fluenz am SESAM ab, d.h. bei Fluenzen unterhalb der Sättigungsfluenz des SESAMs wird cw-Strahlung emittiert, während bei Fluenzen deutlich oberhalb der Sättigungsfluenz ultrakurze Pulse emittiert werden.
Für den Aufbau des „universellen“ Lasers wird ein adaptives Spiegelteleskop mit zwei „sharp cut dichroic mirror“ (SDM) verwendet, damit den Strahldurchmesser am SESAM zwei unterschiedliche Größen annehmen kann, während der Strahldurchmesser an den anderen Elementen des Resonators (z.B. dem Laserverstärkungsmedium) konstant bleibt. Auf diese Weise wird der Ausgangsstrahl in einem Laserverstärker (z.B. Dünnscheiben-Multipass, Faser, Slab, etc.) auf hohe mittlere Leistungen für die Materialbearbeitung verstärkt werden kann.
Die Erfindung ermöglicht sowohl die Makromaterialbearbeitung (Schweißen, Schneiden etc.) als auch die Mikromaterialbearbeitung (Bohren, Oberflächenstrukturierung etc.) mit dem neuartigen schaltbaren Lasersystem.
Damit wird die Flexibilität der Laserquelle, bei gleichzeitiger Reduzierung der Kosten und des Platzbedarfs, erhöht.