Kompaktes Femtosekunden-Faserlasersystem mit hoher Ausgangsleistung
16.11.2005

Abb. 1: Bildunterschrift: Kompaktes, leistungsstarkes Femtosekunden-Faserlasersystem (23 x 42 x 10 cm³)

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat ein ultra-kompaktes Femtosekunden (fs) Lasersystem hoher Leistung entwickelt, das im Telekommunikationswellenlängen-Bereich um 1,55 µm emittiert.

Das auf einem Erbium-Faseroszillator basierende Lasersystem mit einer Pulswiederholrate von 108 MHz hat eine hohe Pulsspitzenleistung von ~ 100 kW bei einer nahezu bandbreitenbegrenzten Pulsdauer kleiner 65 fs.

Auf der Basis eines neuartigen Pulsformungsprozesses konnte mit 0,7 Watt eine siebenfach höhere mittlere Ausgangsleistung im Vergleich zu bislang demonstrierten Erbium Faseroszillatoren erreicht werden. Des Weiteren ist dieser Laser der erste, bei dem dieser Pulsformungsprozess ohne die Verwendung von Freistrahl-Komponenten realisiert werden konnte. Da dieses Lasersystem ausschließlich aus einmodigen Fasern aufgebaut ist, ist es nahezu justagefrei und liefert eine ausgezeichnete Strahlqualität (M2 < 1,1). Durch die hohen Ausgangsleistungen sind diverse Frequenzkonversionstechniken unter Umgehung von zusätzlichen Verstärkeranordnungen möglich.

Dieses kompakte fs-Lasersystem (23 cm x 42 cm x 10 cm) kann leicht in bereits bestehende Anlagen integriert werden, da die frequenzverdoppelte Wellenlänge von 775 nm mit der eines Ti:Saphir-Lasers korrespondiert. Die hohe Pulsenergie in Verbindung mit der kurzen Pulsdauer ermöglicht erstmals Anwendungen, für die bisher sehr aufwendige Festkörperlasersysteme verwendet werden mussten. So ist dieser neuartige und kompakte fs-Laser ist nicht nur für die Telekommunikation, sondern auch für Anwendungen im Bereich des Rapid Prototyping, der Mikromaterialbearbeitung sowie der Frequenzmetrologie geeignet.

Die experimentellen Arbeiten an diesem Lasersystem wurden u.a. von der deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 407 unterstützt.

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Michael Botts
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Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.