Konstante Laserpuls-Verstärkung mittels „Master-Oscillator Power Amplifier“ - MOPA
Ref-Nr: TA-16/051TLB
Kurzfassung
Bei der Verwendung von Lasern in der industriellen Produktion ist die konstante Qualität der Laserpulse eine wichtige Stellgröße. Das hier vorgestellte System „Master-Oscillator Power Ampliefier“ (MOPA) kombiniert zwei Verstärker und liefert dadurch Pulse mit konstant gleichförmigen Pulseigenschaften bei hoher Leistung und Repetitionsrate.
Hintergrund
Um weitere Produktivitätssteigerungen zu erreichen, wurden Laser-Systeme in den letzten Jahren in vielen Parametern (Mittlere Leistung, Spitzenleistung, Repetitionsrate) bereits auf Spitzenwerte getrimmt. Flexible Produktionen verlangen außerdem nach Möglichkeiten der Einzelpuls-Anwahl bzw. eines ‚pulse-on-demand‘.
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![Zwei mögliche Konfigurationen des Systems mit unterschiedlicher Erzeugung des Zweitstrahls bzw. dessen Ein- und Auskopplung [IFSW, Universität Stuttgart].](/typo3temp/_processed_/8/c/csm_16_051_Konfigurationen_aca2954b48.jpg "Zwei mögliche Konfigurationen des Systems mit unterschiedlicher Erzeugung des Zweitstrahls bzw. dessen Ein- und Auskopplung [IFSW, Universität Stuttgart].")
Lösung
Am Markt erhältliche Verstärkersysteme stoßen an ihre Grenzen, wenn sie bei hoher Leistung und hohen Repetitionsraten gepulster Strahlung (multi-MHz) die Pulse zudem schnell schalten bzw. modulieren sollen. Auch externe Modulatoren erreichen ihre Grenze was Geschwindigkeit oder Belastbarkeit angeht und sind außerdem teuer. Typische Probleme sind die Regulierung der Pulse auf dem Werkstück, bzw. eine zu hohe Energie des ersten Pulses. Dies kann eine Beschädigung des Systems verursachen oder eine starke Schwankung der Pulsenergie am Strahlausgang über eine Reihe an Pulsen hinweg verursachen, was dann ein ungleichmäßiges Bearbeitungsergebnis zur Folge hat.
Vorteile
- ultraschnelle Strahlmodulation bei sehr hoher Leistung und hohen Repetitionsraten
- konstante Pulseigenschaften, insbesondere Pulsenergie
- stabiler Strahl auf dem Werkstück
- geeignet für „pulse on demand“-Applikationen
- für lineare wie auch radiale/ azimutale Polarisationen geeignet
Anwendungsbereiche
Das an der Universität Stuttgart im Rahmen eines von der EU geförderten Projektes entwickelte Verstärkersystem für hohe Leistungen und hohe Modulations- bzw. Schaltgeschwindigkeiten MOPA bietet eine bisher unerreichte Gleichmäßigkeit der Laserpuls-Eigenschaften, insbesondere der Leistung, was enorme Vorteile für nachgeschaltete Prozesse bietet (Materialbearbeitung uvm.); insbesondere interessant für Anwendungen, die gleichermaßen auf hohe Pulsraten (multi-MHz) und eine hohe mittlere Leistung (>1 kW) angewiesen sind.
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.
Anbieter
Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH
Dipl.-Ing. Julia Mündel
+ 49 721 790 040
muendel@tlb.de
www.tlb.de
Adresse
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe
Entwicklungsstand
Funktionsnachweis
Patentsituation
- EP 3413410 A1 anhängig
