06.06.2026
Technologien
Lasersysteme im 2-Mikrometer-Wellenlängenbereich können in der Medizintechnik, Landwirtschaft und Kunststoffbearbeitung eingesetzt werden. Im Eurostars-Projekt Decomp hat das LZH faseroptische Komponenten entwickelt, die dazu beitragen, bestehende technische Herausforderungen zu überwinden.
Thulium-dotierte Faserlaser arbeiten bei einer Wellenlänge von rund zwei Mikrometern. Sie kommen damit für Anwendungen infrage, bei denen herkömmliche Laser nur eingeschränkt einsetzbar sind. Bislang waren jedoch kaum kommerziell verfügbare Laserquellen vorhanden, die hohe Strahlqualität, ausreichende Laserleistung und Zuverlässigkeit im sogenannten Quasi-Continuous-Wave-Betrieb bei Leistungsniveaus um ein Kilowatt verbinden.
Im Projekt entwickelten Wissenschaftler des LZH faseroptische Komponenten auf Basis von Triple-Clad-Fasern. Diese sollen eine zuverlässige und wartungsarme Laserarchitektur unterstützen. Für das finale Lasersystem arbeitete das LZH mit der Futonics Laser GmbH sowie den südkoreanischen Partnern Coset, Inc. und dem Korean Photonics Technology Institute zusammen.
Die LZH-Wissenschaftler setzten eine am LZH entwickelte und patentierte CO2-laserbasierte Bearbeitungstechnologie ein. Dabei entfernten sie gezielt kleine Bereiche des äußeren Glasmantels der Triple-Clad-Fasern, um einen seitlichen Zugang zur Pumpummantelung zu schaffen.
Diese Technik ermöglicht es, Fasern der Pumpdioden seitlich an den Pumplichtmantel, also den inneren Glasmantel, zu schmelzen und so die benötigte Pumpenergie für den Laserprozess bereitzustellen. Zusätzlich entwickelten die Forschenden Mantelmodenabstreifer, die durch CO2-Laserstrukturierung der Triple-Clad-Faser nicht absorbiertes Pumplicht effizient aus dem Fasersystem entfernen.
Hohe Kopplungseffizienz bei 475 Watt Eingangsleistung
Die entwickelten Signal-Pump-Koppler erreichten eine durchschnittliche Kopplungseffizienz von 90,1±2,5 Prozent bei Eingangsleistungen von bis zu 475 Watt, wobei die zur Verfügung stehende Pumpleistung limitierend war. Damit erreichten sie eine Effizienz, die dem Stand der Technik von Kopplern mit herkömmlichen Fasern entspricht. Für Triple-Clad-Fasern, wie sie hier verwendet werden, ist dies eine wesentliche Neuentwicklung. Die geringen optischen Verluste deuten darauf hin, dass die Komponente auch bei deutlich höheren Leistungen betrieben werden kann. Damit wäre es möglich, die angestrebte 1 kW-Leistungsklasse zu erreichen.
Das Projekt „Entwicklung hochleistungsfähiger QCW 2µm Faserlaser für medizinische und agrarwirt-schaftliche Anwendungen“ (Decomp) wurde im Rahmen des Eurostars-Programms unter den Förderkennzeichen E!234 und 01QE2206B gefördert.
(Quelle: Laser Zentrum Hannover e.V.)
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