Aus der Praxis für die Praxis

Make light matter

Die Entwicklung von BeamXpertDESIGNER erfolgte durch Dr. Eppich anhand der Bedürfnisse der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Ferdinand-Braun-Instituts bei ihrer täglichen praktischen Arbeit im Zusammenhang mit der Formung, Führung und Kollimation von Laserdiodenstrahlung. Darüber hinaus hat BeamXpertDESIGNER in seinen Betaversionen bei 50 Anwendern in anderen Forschungsinstituten und Firmen seine Verlässlichkeit und Nützlichkeit im Bereich der Laserentwicklung, Lasermaterialbearbeitung, Datenübertragung und Messtechnik bereits eindrucksvoll unter Beweis stellen können. Das Feedback der Betatesterinnen und -tester führte kontinuierlich zur Weiterentwicklung und Verbesserung von BeamXpertDESIGNER.

Das Resultat: Erhöhte Wertschöpfung durch deutlich beschleunigten Workflow!

Use Cases

Mit der Software BeamXpertDESIGNER lassen sich einfach und schnell FAC- und SAC- Linsen für die Kollimation von Laserlicht aus Laserdioden auswählen und positionieren
© FBH/schurian.com

Kollimation von Diodenlaserstrahlung

Um die sehr gute Strahlqualität von Diodenlasern nutzbar zu machen, muss die hochdivergente Strahlung zunächst zu einem parallelen Laserstrahl geformt werden. Diese Kollimation erfolgt typischerweise durch eine oder mehrere Mikrolinsen. Bei ungünstiger Wahl dieser Linsen kann sich die von der Laserdiode gelieferte Strahlqualität allerdings deutlich verschlechtern.

Mit Hilfe von BeamXpertDESIGNER kann entschieden werden, welche verfügbaren Linsen hierfür am besten geeignet sind. Darüber hinaus kann die Auswirkung von möglichen Fehljustierungen der Linsen auf die Strahlqualität quantitativ bestimmt werden.

 

Mit der Software BeamXpertDESIGNER lässt sich einfach und schnell ein optisches Set-up für die Einkopplung von Laserstrahlung optischen Glasfasern entwerfen und optimieren
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Fasereinkopplung

Die Möglichkeit Laserstrahlung in Fasern einzukoppeln, erlaubt es, den Ort der Strahlerzeugung vom Ort der Strahlanwendung zu trennen. Dies stellt in der Praxis einen großen Vorteil dar. Für die Einkopplung der Laserstrahlung in die Faser muss die Strahlung auf einen Fleck genau vorgegebener Größe fokussiert werden und dabei möglichst exakt den Faserkern treffen. Die Größe des Flecks und die durch die Aberration der Einkoppeloptik hervorgerufene Verschlechterung der Strahlqualität hängen von den verwendeten Linsen ab.

Mit BeamXpertDESIGNER kann beides berechnet werden. Zusätzlich ist es möglich, Verluste bei der Einkopplung durch Fehljustage der Linsen quantitativ abzuschätzen.

Mit der Software BeamXpertDESIGNER lassen sich einfach und schnell optische Systeme für die Frequenzkonversion (SHG, THG, ...) von Laserlicht entwerfen und optimieren
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Frequenzkonversion

In bestimmten Wellenlängenbereichen kann Laserstrahlung nicht oder nur mit großen technischen Schwierigkeiten direkt erzeugt werden. Stattdessen wird die Laserstrahlung in einem leichter zugänglichen Wellenlängenbereich erzeugt und mit Hilfe nichtlinearer Kristalle in den gewünschten Wellenlängenbereich konvertiert. Um dabei optimale Umsetzungsgrade zu erzielen, muss die Laserstrahlung unter Einhaltung sehr eng definierter Parameter (Fokusdurchmesser und -position, Rayleigh-Länge, etc.) in den Kristall fokussiert werden.

Mit Hilfe von BeamXpertDESIGNER gelingt es schnell und zuverlässig, die hierfür erforderlichen Linsenkombinationen zu bestimmen.

Simulation des optischen Aufbaus des fasergekoppelten Pumpmoduls mit 6 kW Ausgangsleistung vom FBH mit BeamXpertDESIGNER
© FBH/BeamXpert GmbH

Fasergekoppeltes Pumpmodul mit 6 kW

Die Strahlung von 56 Diodenlasern, die in zwei Stacks angeordnet sind, werden einzeln kollimiert und danach in einem Strahl vereint, um in eine Glasfaser eingekoppelt zu werden.

Trotz der hohen Anzahl von einzelnen Laserstrahlquellen ermöglicht BeamXpertDESIGNER hierbei die Arbeit in Echtzeit. Mit Hilfe des "Ray"-Modells ist es möglich, die Verluste bei der Einkopplung der 56 zusammengeführten Laserstrahlen in die Faser korrekt zu bestimmen.

Das System wurde am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) realisiert und dient als Pumpmodul mit einer maximalen Ausgangsleistung von 6 kW.