Brillante Strahlkombination
Anwendungen mit hoher Brillanz, wie etwa die Laser-Materialbearbeitung, nutzen Diodenlaser meist als Pumpquellen. Um diese auch direkt einzusetzen, entwickeln und optimieren wir Verfahren zur Strahlkombination wie ‚Dense Wavelength Division Multiplexing’ (DWDM), Polarisationskopplung oder ‚Coherent Beam Combining‘ (CBC). Diese Verfahren könnten Diodenlasern auch bei der direkten Anwendung zum Marktdurchbruch verhelfen - wir haben hierbei deutliche Fortschritte erzielt.
Effiziente Strahlbündelung
In Kooperation mit Partnern in Forschung und Industrie wurden unterschiedliche Verfahren zur Strahlkombinierung erforscht. Die entwickelten Lichtquellen sind dabei in der Lage das Licht einzelner Emitter außergewöhnlich effizient zu kombinieren.
Grundlegend stehen drei unterschiedliche Verfahren zur Kombination leistungsstarker Laserdioden-Strahlung zur Verfügung. Sie ermöglichen die Kopplung mithilfe der Merkmale Emissionswellenlänge, Emissionspolarisation und Kohärenz der Einzelemitter.
Das sogenannte „Dense Wavelength Division Multiplexing“ (DWDM) bietet dabei die Möglichkeit, Grundmode-Laserbarren sowie individuell aufgebaute Laser (z.B. DBR-Trapezlaser) spektral zu koppeln. Mithilfe von optischen Gittern oder speziellen dichroitisch beschichteten Filtern lassen sich unterschiedliche Aufbaumöglichkeiten realisieren. Breitstreifenlaser und Barren, deren Emission extern spektral stabilisiert und kombiniert wird, werden in kommerziell erhältlichen Systemen bereits eingesetzt. Durch optimierte Bauelemente lässt sich deren Effizienz jedoch weiter verbessern.
Um die Leistung von mehreren spektral schmalbandigen Lichtquellen zu skalieren, kann Coherent Beam Combining (CBC) eingesetzt werden. Hierbei wird die relative Phase mehrerer Laser zueinander gesteuert. Dafür eigenen sich neuartige Verstärker, deren optische Leistung mittels CBC zu einem nahezu beugungsbegrenztem Strahl zusammengeführt werden.
Die aufgeführten Verfahren fanden im Rahmen unterschiedlicher Projekte in verschiedenen Modulklassen Anwendung. Dabei wurde der Bereich von Modulen zum Pumpen von Festkörperlasern bis hin zur Mikromodulen für die direkte Materialbearbeitung abgedeckt.
NIR-Bereich:
- Single-Pass-Trapezverstärker mit hoher Strahlqualität für effizientes Coherent Beam Combining
- Laserbarren mit schmalem vertikalem Fernfeld für geringe Verluste, smile-unempfindliche externe spektrale Stabilisierung
- effiziente Hochleistungs-Laserbarren aus Einzelmodenemittern, die im Dichte-Wellenlängen-Multiplexing (dense wavelength multiplexing, DWM) eingesetzt werden
- gitterstabilisierte Minibarren mit hoher Brillanz für Anwendungen mit spektraler Strahlbündelung
- Mikromodul mit Polarisationskopplung: P >12 W; M² < 2
-
Mikromodul mit spektraler und Polarisationskopplung: P > 30 W; M² < 3
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