Ekstremalnie wszechstronny – FBH oferuje dostosowane laserowe diody od układu scalonego po system

Wybór aktualnych rozwiązań rozwojowych i nowości w dziedzinie diodowych laserów i diod UV-LED (LED) prezentuje Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) na targach „Laser World of Photonics” w Monachium w dniach od 26 do 29 czerwca 2017 roku. Instytut oferuje pełny łańcuch wartości w swoim własnym zakresie: od projektowania, przez chipy, aż po moduły – i coraz częściej do gotowego urządzenia. Na stoisku można zobaczyć między innymi unikalne komputerowo sterowane źródło światła pikosekundowego, które dostarcza wysoce precyzyjne impulsy w zakresie pikosekund i nanosekund, oraz moduł pompujący z mocą wyjściową w kilowatach z włókna. Zastosowania źródeł światła FBH są różnorodne i obejmują technikę medyczną, precyzyjne pomiary i sensorystykę, aż po obróbkę materiałów. Ponadto FBH prezentuje demonstrator z UV-C-LED do dezynfekcji wody. Diody LED zostały opracowane w ramach konsorcjum „Advanced UV for Life”, którym kieruje FBH, i które również prezentuje się na stoisku.

Elastyczne źródło impulsowe All-in-One PLS 1030

W ramach serii PLS FBH oferuje unikalne źródła wiązki laserowej, które dostarczają wysoce precyzyjne impulsy w zakresie pikosekund i nanosekund z energią na poziomie nanojouli. Energia impulsu, szerokość, odstęp oraz częstotliwość powtarzania mogą być elastycznie dostosowywane. System laserowy oferuje dowolnie wybieralne częstotliwości kolejnych impulsów od herców do megaherców oraz szczytowe moce impulsów do 50 watów. Źródła korzystają z dopasowanych laserów diodowych do generowania impulsów w połączeniu z zoptymalizowanymi komponentami wysokiej częstotliwości do sterowania – obie te kompetencje są kluczowe dla instytutu. Cały system All-in-One może być sterowany komputerowo w kilku trybach impulsów i łatwo integrować się z różnymi systemami laserowymi. Emituje światło o długości fali 1030 nm, ale może być łatwo przekształcone na inne długości fal. Dzięki temu nadaje się do zastosowań takich jak obróbka materiałów, badania biomedyczne i mobilne systemy LIDAR. PLS 1030 został opracowany wspólnie przez ekspertów od laserów i układów z inżynierami z własnego centrum rozwojowego, które opracowuje prototypy przemysłowe i przyjazne dla użytkownika. Dzięki temu firmy mają łatwiejszy dostęp do wyników na aktualnym poziomie badań.

Wydajne diodowe lasery do zastosowań o mocy w kilowatach

Instytut rozwija wysokoświetlne diodowe lasery w różnych konstrukcjach, w zakresie długości fal od 630 nm do 1180 nm. Działania FBH mają na celu ciągłe optymalizowanie wydajności, niezawodności i mocy wyjściowej diodowych laserów i rzędów. Niedawno osiągnięto rzędowe lasery z rezonatorem długości 6 mm i aperturą 10 mm, osiągające moc wyjściową 1 kW. Ich sprawność konwersji wynosiła 63% – szczegółowe wyniki prezentuje FBH na konferencji CLEO. Zaleta rzędów z tak długimi komorami to ultraniskie opory termiczne i elektryczne; są one więc idealne do ciągłej pracy w zakresie mocy kilowatów. Tego typu źródła są szczególnie atrakcyjne dla przemysłowych i naukowych zastosowań wysokiej mocy, takich jak obróbka materiałów. Są wykorzystywane jako źródła pompujące dla laserów twardych i włóknowych lub stosowane bezpośrednio.

Innowacje z FBH w zakresie projektowania chipów i technologii, a także technologii montażu i projektowania modułów, umożliwiają jednocześnie postępy w pompowaniu systemów twardych. W tym celu zintegrowano nowatorskie chipy o bardzo szerokiej aperturze 1,2 mm w innowacyjne stosy bocznie chłodzone. Są one szczególnie odpowiednie do pracy impulsowej z większym stosunkiem wypełnienia do 20%. Pojedyncze promienie emiterów są łączone w stosy w celu utworzenia wiązki o wysokiej gęstości energii i wprowadzane do włókna. Po raz pierwszy dostępny jest system pompowania laserowego, który oferuje wysoką moc, dobrą sprawność i długi stosunek wypełnienia. Najnowsze lasery twarde wysokiej energii można efektywnie optycznie pompować. Moduł pompujący o mocy szczytowej 6 kW i współczynniku sprawności elektrooptycznej 50% prezentuje FBH na swoim stoisku.

Wzrost mocy wyjściowej wysokiej klasy trapezowych laserów

Lasery trapezowe zapewniają wysoką moc wyjściową optyczną przy jednoczesnej bardzo dobrej jakości wiązki. FBH zdołał zwiększyć ich moc wyjściową. Zamiast dotychczasowych 8 W ograniczonych przez dyspersję mocy w zakresie spektralnym od 980 nm do 1120 nm, nowe laser trapezowy 1030 nm osiąga do 10,3 W ograniczonej dyspersji mocy wyjściowej. Co odpowiada 76% emitowanej mocy świetlnej. Umożliwiło to dalsza optymalizacja bocznych filtrów modalnych oraz wewnętrznych siatek selektywnych długości fal. Te ostatnie zapewniają szerokość spektralną emisji laserowej około 22 pm na całym zakresie mocy. Tego rodzaju diody laserowe są więc również odpowiednie do wymagających zastosowań, takich jak nieliniowa konwersja częstotliwości.