Einfachere Lichteinkopplung in Fasern Laserbarren mit außerordentlicher Brillianz

Der Laserbarren enthält fünf Emitter mit 100 µm Emissionsbreite in 1 mm Abstand.

Osram Opto Semiconductors hat einen Laserbarren mit einer Wellenlänge von 976 nm entwickelt, der sich sowohl durch seine Leistung als auch seine Strahlqualität auszeichnet. Durch die hohe Brillianz wird der Aufwand für die Lichteinkopplung in Fasern verringert.

Bei der Entwicklung des Laserbarrens SPL BF98-40-5 hat Osram Opto Semiconductors das Chipdesign in Hinblick auf die Strahlqualität optimiert. Der Laser mit einer Wellenlänge von 976 nm erzielt bei einer optischen Leistung von 44 W eine Brillianz von 3 W/mm·mrad. Die laterale Divergenz des emittierten Strahls liegt zwischen 6° bei 30 W und 9,5° bei 50 W. Die Divergenz wurde für den Bereich des Laserstrahls bestimmt, der 95 % der optischen Leistung erhält.

Neben seiner hohen Brillianz zeichnet sich der Laserbarren auch durch seine elektrooptische Effizienz von 65 % bei 44 W aus. Dadurch kann der Aufwand für die Kühlung der Laserdiode gering gehalten werden. Durch die im Vergleich zu anderen Laserdiodenlösungen geringere Erwärmung des Chips wird eine gute Alterungsstabilität erreicht. Tests ergaben einen Leistungsabfall von weniger als 1 % nach über 4000 Stunden Betriebsdauer bei 65 W optischer Leistung und 25 °C Kühlwassertemperatur. Der Laserbarren SPL BF98-40-5 ist 5 mm breit und besteht aus fünf je 100 µm breiten Emittern mit einer Resonanzlänge von jeweils 4 mm.

Fasergekoppelte Diodenlasersysteme werden vorwiegend im Karosseriebau der Automobilindustrie zum Schweißen, Löten oder Beschichten eingesetzt. Eine andere Anwendung ist das Pumpen sogenannter Faserlaser. Die Wellenlänge von 976 nm ist gut geeignet, um Ytterbium-dotierte Faserlaser zu pumpen. Solche Laser können wegen ihrer sehr guten Strahlqualität auch zum Schneiden von Blechen genutzt werden.

Die Grundlagen zur Entwicklung des Hochleistungs-Laserbarrens erarbeitete Osram Opto Semiconductors im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts HEMILAS.