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Optiken für die Laser der Zukunft

19.06.2017

Optiken für die Laser der Zukunft

Polarizing Optics Polarizing Optics
Laseroptiken für Hochleistungslaser - gefertigt von LASER COMPONENTS

HOHE LEISTUNG ERFORDERT MODERNSTE BESCHICHTUNGSMETHODEN

Als die ersten Laser vor fast 60 Jahren entwickelt wurden, reichten die Leistungsgrenzen bis in den Milliwattbereich. Heute werden in der Optikindustrie Dauerstrichlaser mit einer Leistung von mehreren Kilowatt eingesetzt, und in Forschungszentren werden riesige gepulste Lasergeräte mit einer Leistung von mehreren hundert Terawatt verwendet. Entgegen dem allgemeinen Trend zur Miniaturisierung werden die Laseroptiken bei steigender Ausgangsleistung immer größer. Für Optikhersteller wie LASER COMPONENTS liegt ein großes Potenzial in Präzisionsoptiken mit hohen Zerstörschwellen.

Moderne Beschichtungsmethoden

für geringe Absorbtion

Eine hohe Laserausgangsleistung erfordert eine geringe Absorption der Laseroptiken. In der Optikindustrie werden Dauerstrichlaser (cw-Laser) zum Schweißen und Schneiden eingesetzt. Die Herstellung der dafür benötigten Optiken  ist ein komplexer Prozess, da die hohe Ausgangsleistung besonders robuste Komponenten erfordert. 

Im Vergleich zu anderen Anwendungsbereichen hat die Absorption im ppm-Bereich bei Hochleistungslasern gravierende Folgen: Das absorbierte Licht erzeugt Wärme im Substrat und in der Beschichtung. Da optische Komponenten Wärme nicht gut leiten, kann es zu Beschädigungen kommen. Temperaturschwankungen können dazu führen, dass der Brennpunkt "wandert" und nicht mehr in der Bearbeitungsebene bleibt. Man spricht in diesem Fall von einer thermischen Linse.

Wie sich die Absorption auf den Laserstrahl auswirkt, lässt sich über die kalorimetrische Messung der Oberflächentemperatur oder über einen Referenzstrahl ermitteln. 

Was kann man tun, um das Problem der Absorption zu lösen? Mit OH-armen Substraten und einer optimalen Beschichtungswahl lassen sich Optiken mit sehr niedrigen Absorptionsraten herstellen. Die Verwendung von so genannten TLC-Optiken™ ist relativ neu. Hier wird ein Verfahren, das seit Jahrzehnten erfolgreich in der Infrarotoptik eingesetzt wird, auf Laserlicht übertragen.

Optiken für die größten Laser der Welt

Bester LiDT

Laser in der Forschung
Für die Kernfusion und die Krebsforschung werden Hochenergielaser im Megawatt- und Petawattbereich benötigt, die die Wissenschaft bei der Erzielung von Durchbrüchen unterstützen. Es gibt eine Handvoll gigantischer Anlagen, die in Betrieb sind. Die bekannteste Anlage in Europa ist wohl der Laser Mégajoule bei Bordeaux. Im Jahr 2014 wurde die erste von 22 Strahlführungen in Betrieb genommen.

Bis 2025 wird jedes Jahr ein weiterer hinzukommen. Die in diesen Anlagen eingesetzten Laser brechen alle Rekorde in Bezug auf die Dimensionen, mit denen wir in der Optikbranche vertraut sind. Das wird allein schon an der Größe des Gebäudes deutlich. Jede der vier Laserhallen ist 100 m lang und 30 m breit. Auch die Anzahl der verwendeten Komponenten ist immens: Für die komplexe Strahlführung werden beispielsweise 10.000 Optiken in verschiedenen Größen benötigt [1].

Investitionen zur Erfüllung der Kundenbedürfnisse
LASER COMPONENTS fertigt für diese wissenschaftlichen Einrichtungen Optiken mit Durchmessern von bis zu 390 mm. Um dies erfolgreich durchführen zu können, muss zunächst das richtige Substrat und Beschichtungsmaterial ausgewählt werden. 

Nicht alle Substrate sind absorptionsarm, für die gewünschten Größen geeignet und gleichzeitig glatt genug. Die Oberflächenrauhigkeit darf höchstens ein paar Ångström betragen, und die Oberflächenzahl muss im Bereich von l/10 liegen.

Darüber hinaus wird eine Beschichtungsanlage benötigt, die mit großen Substraten umgehen kann und auch bei großen Durchmessern eine sehr homogene Beschichtung gewährleistet. Dies überprüfen wir regelmäßig durch Verteilungsmessungen.

 

Hohe Qualität

unserer Laseroptiken

In guter Form, auch unter Druck
Bei plasmagestützten Verfahren ist die Packungsdichte der aufgedampften Schichten besonders hoch. Je nach Durchmesser-Dicken-Verhältnis der Substrate kann dies zu leichten Verformungen der Substrate führen. Dieser Effekt lässt sich durch geeignete Maßnahmen korrigieren: Entweder ist es notwendig, ein entsprechend vorgebogenes Substrat zu verwenden oder eine weitere Beschichtung auf der Rückseite des Substrats aufzubringen, die diesen Effekt umkehrt. Entscheidend ist ein Produktionsteam, das in der praktischen Anwendung erfahren ist und weiß, wie man die gewünschten Ergebnisse erzielt.

Erfahrung und wissenschaftliche Neugierde
Mit unseren hochwertigen Laseroptiken liefern wir praxisnahe Lösungen für die Herausforderungen der Gegenwart. Dabei hat LASER COMPONENTS immer auch die Zukunft im Blick: Gemeinsam mit Industriepartnern und renommierten Forschungsinstituten arbeiten wir bundesweit an der Entwicklung der Technologien und Verfahren von morgen. 

Diese Kombination aus Entwicklung, Produktion, Erfahrung und Forschungsneugier ist das Erfolgsgeheimnis von LASER COMPONENTS. Sie ermöglicht es uns, selbst die komplexesten technischen Anforderungen zu erfüllen. Und sie gibt uns die Sicherheit, jede neue Herausforderung zu meistern: Unsere Vertriebsingenieure und Entwickler arbeiten in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden an innovativen Lösungen für Anwendungen der Zukunft.


[1] www-lmj.cea.fr/fr/installation/index.htm

Produktauswahl

Laseroptiken mit hoher Zerstörschwelle

Aspherical lens Aspherical lens
Asphärische Linsen

Asphärische Linsen korrigieren Abbildungsfehler – Bei monochromatischem Licht sind dies Bildschärfefehler und Verzeichnung.

Eine typische Anwendung dieser Linsen ist die Fokussierung eines kollimierten Strahls auf eine optische Faser
Output Coupler Output Coupler
Auskoppelspiegel

Auskoppelspiegel mit High-Power Coatings und cw-/fs-Beschichtung. Beliebige Einfallswinkel realisierbar.

Auskoppelspiegel finden ihre Hauptanwendung im Resonator und dienen zur Auskopplung des Laserstrahls. Durch geeignete Wahl des Reflexionsgrades wird die Güte des Laserresonators optimiert. 
Polarisationsoptiken Polarisationsoptiken
Brewster-Fenster

Brewster-Platten werden verwendet, um s- und p-polarisiertes Licht zu trennen.

Brewster-Fenster haben eine rechteckige Form und werden in einem bestimmten Einfallswinkel zum Laserstrahl eingesetzt. Licht, das parallel zur Einfalls-/Reflexionsebene polarisiert ist, wird im Brewster-Winkel vollständig durchgelassen, s-polarisiertes Licht hingegen zu etwa 50 %.   
Dichroic Mirrors Dichroic Mirrors
Dichroitische Spiegel

Dichroitische Spiegel zur Kombination oder Separation von zwei oder mehr Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge.

Resonator Mirror Input Coupler Resonator Mirror Input Coupler
Einkoppelspiegel / Pumpspiegel

ZUR OPTIMALEN EINKOPPLUNG DER PUMPLEISTUNG IN DEN RESONATOR.

Der Einkoppelspiegel, oder auch Pumpspiegel genannt, ist ein wesentlicher Bestandteil des Laserresonators. Er dient zur Einkopplung des Pumpleistung in den Resonator und reflektiert andererseits die Laserleistung vollständig.
Gauss Spiegel Gauss Spiegel
Gaußspiegel

Der Reflexionsgrad von Gaussspiegeln (VRM) fällt vom Zentrum der Optik gaußförmig ab. Einsatz in instabilen Resonatoren.

LASER COMPONENTS bietet Gaußspiegel mit kundenspezifischen Substraten wie Meniskus-, Plankonvex- und Plansubstraten an.
Optical Flat Mirrors High Power Optical Flat Mirrors High Power
High-Power Laserspiegel

Optimiert für Hochleistungslaser mit intensiven Pulsenergien oder hohen Durchschnittsleistungen

Spiegel für Hochleistungslaser sind hochpräzise optische Komponenten, die den Laserstrahl lenken oder fokussieren. Durch eine dielektrische Beschichtung reflektieren die Spiegel den Laserstrahl effizient und halten der hohen thermischen Belastung durch die Laserenergie stand.
Optical Flat Mirrors High Power Optical Flat Mirrors High Power
High-Power Laserspiegel

Optimiert für Hochleistungslaser mit intensiven Pulsenergien oder hohen Durchschnittsleistungen

Spiegel für Hochleistungslaser sind hochpräzise optische Komponenten, die den Laserstrahl lenken oder fokussieren. Durch eine dielektrische Beschichtung reflektieren die Spiegel den Laserstrahl effizient und halten der hohen thermischen Belastung durch die Laserenergie stand.
Laser Windows Laser Windows
Laserfenster

Lichtdurchlässige planparallele Platte zur Strahlübertragung

Optische Fenster für Laseranwendungen sind flache, transparente Platten aus Materialien mit hervorragenden optischen Eigenschaften. Sie sind in der Regel so optimiert, dass sie in einem bestimmten Wellenlängenbereich eine maximale Transmission bei gleichzeitig geringer Reflexion und Absorption bieten.
Laser Line Beam Splitter Laser Line Beam Splitter
Laserlinien-Strahlteiler

ZUR AUFTEILUNG IN EINEN ODER MEHRERE DEFINIERTE TEILSTRAHLEN.

Bei der Arbeit mit Lasern ist es oft notwendig, einen Laserstrahl in zwei oder mehrere definierte Teilstrahlen aufzuteilen. Für diese Anwendungen gibt es eine Vielzahl von Strahlteilern, mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Dielektrisch beschichtete Strahlteiler besitzen eine hohe Laserzerstörschwelle. 
Polarisations-Strahlteilerwürfel

Würfelpolarisatoren zur einfachen Justage. Als Glan Taylor / Glan Laser Polarisatoren für höchste Auslöschraten.

Polarization-independent Beam Splitter Polarization-independent Beam Splitter
Polarisationsunabhängige Strahlteiler

OPTIMIERT FÜR ZIRKULAR POLARISIERTES LICHT 

Durch eine spezielle Beschichtung bleibt der Reflexionsgrad für jede Polarisationsrichtung stabil. Reflexionsgrade von 0,5 und 99,5% für eine Wellenlänge oder für eine Kombination mehrerer Wellenlängen sind möglich.  
Barbara Herdt
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