Fertigung von High Power Fasern

In vielen Industrieanwendungen setzen Unternehmen zunehmend auf fasergekoppelte Diodenlasersysteme. Das Schweißen von Blechen und Kunststoffen, das Löten von elektronischen Bauteilen oder das Härten von Stahl sind dabei nur einige Beispiele. Bei geringem Platzverbrauch und hohen Leistungen liefern die Geräte die gewünschte Qualität. Zudem kann der Laserstrahl mit der Faser flexibel an jeden Einsatzort geleitet werden. Die Zentralwellenlängen liegen meist bei 808 nm oder 980 nm. Je nach Faserquerschnitt unterstützt LASER COMPONENTS dabei Laserleistungen in einem Bereich von 300 W bis 400 W. 

Wie immer gibt es neben den genannten Vorteilen auch Risiken, die in Betracht gezogen werden müssen. Der neuralgische Punkt ist dabei die Schnittstelle zwischen Laser und Faser. Beim Einkoppeln des Lichts ist höchste Präzision gefragt. Als Faustregel gilt, dass der Strahldurchmesser bei der Einkopplung nicht größer als 80% des Faserkerns sein sollte: Je dünner die Faser, umso komplexer wird die Einkopplung. Gleichzeitig muss der Divergenzwinkel des Strahls kleiner sein als die numerische Apertur der Faser. Das ist vor allem dann wichtig, wenn der Laser an den oberen Grenzen seiner Leistungsmöglichkeiten betrieben wird, denn dann steigt die Divergenz und es besteht die Gefahr, dass der Faserkern überstrahlt wird.

Licht, das nicht in den Kern eingekoppelt wurde, sondern in das umgebende Cladding, wird dort als sogenannte Mantelmoden weitergeleitet. Das bedeutet nicht nur einen Leistungsverlust, sondern birgt auch ein großes Risiko. Die Mantelmoden werden nämlich nicht wie der Rest des eingespeisten Lichts am Ende der Übertragung abgeführt. Sie bleiben im Fasermantel „gefangen“ (Bild 3). Ihre Leistung wird als Wärme freigesetzt und kann dabei erheblichen Schaden anrichten. So ist es zum Beispiel möglich, dass sich der Kleber des Steckersystems erwärmt oder die Faser im wahrsten Sinne des Wortes abbrennt, sodass sie danach nicht mehr zu gebrauchen ist.

Bild: ModeStrip mit SMA-Stecker