Fasergekoppelte Laser – hochwertige Qualität durch Verstärkung

Fasergekoppelte Laser sind spezielle Festkörperlaser. Die Strahlung des Lasers wird immens verstärkt. Das bewirkt eine Steigerung der Langlebigkeit, Präzision sowie der Robustheit. Dadurch eröffnen sich ungeahnte Möglichkeiten in der Medizin, der Industrie sowie für Beschriftungen jeglicher Art.


Worin besteht das Funktionsprinzip dieser Art von Laser?

Der Kern aus Glasfaser bildet das aktive Medium. Das Besondere daran ist, dass die Faser über die Eigenschaften von Lichtwellenleitern verfügt. Die Strahlung wird durch diese Faser geführt. Die Länge der Führung bewirkt den hohen Grad der Verstärkung. Durch Pumpen der Strahlung von Diodenlasern wird die Leistung erhöht, da sie später in den aktiven Faserkern geleitet wird.


Wie sieht der elementare Aufbau aus?

Erbium, Neodym und Ytterbium dotieren den Faserkern. Erbium wird am häufigsten verwendet. Da sich fasergekoppelte Laser (Erbium) besonders gut in der Nachrichtentechnik bzw. Medizin nutzen lassen. Diese Hochleistungslaser sind sehr kostenintensiv. Deshalb erfolgt die Dotierung nur im mittleren Teil der Glasfaser.

Ein Resonator, eine Einkoppeloptik sowie verschiedene Pump-Laserdioden stellen die Bauteile dieser Art von Lasern dar. Die mehrschichtige Faser weist Aluminium, Kunststoff, Quarzglas sowie seltene Erden auf. Der Brechungsindex nimmt von innen nach außen ab. Er bestimmt die Lichtführungseigenschaften. Ein unterschiedlicher Aufbau zeichnet den Resonator aus. Der Aufbau besteht entweder aus Faser-Bragg-Gittern oder aus zwei zusätzlichen Spiegeln. Beim Austreten wird der Laserstrahl in ein Glasfaser-Lichtkabel oder direkt in eine Glasfaser dirigiert. Geräte mit Faserlasern besitzen eine eigene Kühlung sowie eine Stromversorgung.


Die Eigenschaften von Faserlasern

Die Strahlungsqualität ist außerordentlich und der elektrisch-optische Wirkungsgrad liegt bei mehr als 30 %. Im Singlemode liegt diese bei M² kleiner als 1,1. Doppelmantelfasern rangieren bei M² kleiner als 1,2. Die Eigenschaften sowie die Konstruktion machen sie wartungsfrei und robust. Durch den Pulsbetrieb (bis in fs-Bereich) sowie die hochgradige Intensität werden fasergekoppelte Laser zu begehrten Hochleistungslasern.


Die Vor- und Nachteile dieser Laser?

Die hohe Strahlenqualität dieser Laser überzeugt in hohem Maß. Darüber hinaus arbeiten sie sehr effizient. Die Kühlung ist optimal und Wartung ist keine nötig. Die Kompaktheit macht sie ideal für langfristige und schwierige Einsätze. Die Pumpstrahlqualität wird durch Einzeldioden gesteigert.

Nachteilig wirkt sich die geringe Wirkung der Elemente aus, die die Frequenz auswählen. Die schlechte Qualität des Resonators liegt in der Auskopplung. Weiter ist die Verstärkung spontaner Emissionen ebenfalls nachteilig. Die Fertigung als Single Frequency Laser sowie die lineare Polarisierung sind ebenfalls realisierbar.



Fazit

Diese Art von Laser sind Hochleistungslaser. Sie überzeugen durch hohe Effizienz und Leistungsstärke. In der Industrie und Medizin werden dieser mit Vorliebe eingesetzt. Die hochgradige Leistung sowie enorme Robustheit machen die Nachteile bei Weitem wett. Dieser Laser eignet sich für extrem schwierige Einsätze sowie starkbeanspruchende Nutzung über längere Zeit.


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