Onderzoekers hebben een ultrasnelle fiberlaser ontwikkeld die een gemiddeld vermogen levert dat meer dan tien keer zo hoog is als wat beschikbaar is bij de huidige krachtige lasers. De technologie is klaar om de verwerking van materialen op industriële schaal te verbeteren en maakt de weg vrij voor visionaire toepassingen.

Michael Muller, een doctoraat student van Prof. Jens Limpert van de Friedrich Schiller University's Institute of Applied Physics en het Fraunhofer Institute of Institute for Applied Optics and Precision Engineering in Jena, Duitsland, zal de nieuwe laser presenteren op het volledig virtuele 2020 OSA Laser Congress dat van 12-16 oktober wordt gehouden. De presentatie staat gepland voor dinsdag, 13 oktober om 14:30 EDT.

Hoog vermogen zonder de hitte

Bij lasers, afvalwarmte wordt gegenereerd in het proces van lichtemissie. Lasergeometrieën met een grote oppervlakte-volumeverhouding, zoals vezels, kan deze warmte goed afvoeren. Dus, een gemiddeld vermogen van ongeveer 1 kilowatt wordt verkregen uit de huidige krachtige lasers. Buiten deze kracht, de warmtebelasting verslechtert de kwaliteit van de balk en vormt een limiet.

Om deze beperking te omzeilen, het onderzoeksteam rond Müller en Limpert creëerde een nieuwe laser die extern de output van 12 laserversterkers combineert. Ze toonden aan dat de laser een gemiddeld vermogen van 10,4 kW kan produceren zonder verslechtering van de bundelkwaliteit. Thermografische beeldvorming van de laatste bundelcombinator onthulde een marginale verwarming. Dus, vermogensschaling naar het 100 kW-niveau kan worden bereikt door nog meer versterkerkanalen toe te voegen.

"In de toekomst, krachtige gecombineerde lasers zullen niet alleen de industriële verwerking versnellen, maar maken ook voorheen visionaire toepassingen mogelijk, zoals lasergestuurde deeltjesversnelling en verwijdering van ruimteafval, ’ zei Muller.

Het onderzoek naar nieuwe toepassingen op dat vermogensniveau en de overdracht van de lasertechnologie naar commerciële systemen is aan de gang in het kader van de Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources (CAPS), waarbij het vooral gaat om het engineeren van de laboratoriumopstelling tot een robuust ontwerp. Aan de onderzoekskant, het team in Jena richt zich nu op multicore-vezels die het potentieel bieden om zelfs superieure prestaties te leveren in eenvoudigere en kleinere systemen.