Die Faserbündeltechnologie verbessert die Leistung und Helligkeit vonblauer Halbleiterlaser
Strahlformung mit der gleichen oder einer ähnlichen Wellenlänge desLaserEinheit ist die Grundlage für die Kombination mehrerer Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen. Die räumliche Strahlbündelung besteht darin, mehrere Laserstrahlen räumlich zu stapeln, um die Leistung zu erhöhen, kann jedoch zu einer Verschlechterung der Strahlqualität führen. Durch die Nutzung der linearen Polarisationscharakteristik vonHalbleiterlaserDie Leistung zweier senkrecht zueinander stehender Strahlen lässt sich bei unveränderter Strahlqualität nahezu verdoppeln. Ein Faserbündeler ist ein Fasergerät auf Basis eines konisch verschmolzenen Faserbündels (TFB). Dabei wird die Glasfaserschicht von einem Bündel abgezogen, in einer bestimmten Anordnung angeordnet und bei hoher Temperatur zum Schmelzen erhitzt. Während das Bündel in die entgegengesetzte Richtung gestreckt wird, schmilzt der Heizbereich der Glasfaser zu einem konischen Glasfaserbündel. Nach dem Abschneiden der konischen Taille wird das konische Ausgangsende mit einer Ausgangsfaser verschmolzen. Die Faserbündeltechnologie ermöglicht die Zusammenführung mehrerer einzelner Faserbündel zu einem Bündel mit großem Durchmesser und ermöglicht so eine höhere optische Leistungsübertragung. Abbildung 1 zeigt die schematische Darstellung vonblauer LaserGlasfasertechnologie.
Die Spektralstrahlkombination nutzt ein einzelnes, dispersives Chipelement, um mehrere Laserstrahlen mit Wellenlängenabständen von bis zu 0,1 nm gleichzeitig zu kombinieren. Mehrere Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge treffen in unterschiedlichen Winkeln auf das dispersive Element, überlappen sich dort und werden dann durch die Streuung in die gleiche Richtung gebeugt und wieder ausgestrahlt. Dadurch überlappen sich die kombinierten Laserstrahlen im Nah- und Fernfeld, die Leistung entspricht der Summe der Einzelstrahlen und die Strahlqualität ist konstant. Um die eng gestreute Spektralstrahlkombination zu realisieren, wird üblicherweise ein stark dispersives Beugungsgitter als Strahlkombinationselement oder ein Oberflächengitter in Kombination mit einem externen Spiegelrückkopplungsmodus verwendet. Das Laser-Einzelspektrum wird dabei nicht unabhängig gesteuert, was Aufwand und Kosten reduziert.
Blaue Laser und ihre kombinierte Lichtquelle mit Infrarotlaser werden häufig im Bereich des Nichteisenmetallschweißens und der additiven Fertigung eingesetzt und verbessern die Energieumwandlungseffizienz und die Prozessstabilität. Die Absorptionsrate blauer Laser für Nichteisenmetalle ist im Vergleich zu Nahinfrarotlasern um ein Vielfaches bis Zehnfaches höher und verbessert auch die Absorption von Titan, Nickel, Eisen und anderen Metallen in gewissem Maße. Hochleistungs-Blaulaser werden den Wandel in der Laserfertigung vorantreiben, wobei die Verbesserung der Helligkeit und die Kostensenkung die zukünftigen Entwicklungstrends sind. Die additive Fertigung, das Plattieren und Schweißen von Nichteisenmetallen werden eine breitere Anwendung finden.
Angesichts der geringen blauen Helligkeit und der hohen Kosten kann eine kombinierte Lichtquelle aus blauem Laser und Nahinfrarotlaser die Energieumwandlungseffizienz bestehender Lichtquellen deutlich verbessern und die Stabilität des Herstellungsprozesses bei kontrollierbaren Kosten erhöhen. Die Entwicklung der Technologie zur Kombination von Spektralstrahlen, die Lösung technischer Probleme und die Kombination von Lasereinheiten mit hoher Helligkeit sind von großer Bedeutung, um eine blaue Halbleiterlaserquelle mit hoher Kilowatt-Helligkeit zu realisieren und neue Technologien zur Strahlkombination zu erforschen. Mit zunehmender Laserleistung und -helligkeit, ob als direkte oder indirekte Lichtquelle, wird der blaue Laser in der Landesverteidigung und Industrie an Bedeutung gewinnen.
Beitragszeit: 04.06.2024