Hybride Konzepte für kurz- und ultrakurzgepulste Hochleistungs-Laserstrahlquellen mit dynamisch adaptiver Repetitionsrate und Impulsdauer

Gegenstand dieser Arbeit ist die Realisierung von adaptiven Laserstrahlquellen mit hoher mittlerer Leistung im 100W-Bereich für die Lasermikromaterialbearbeitung, deren Impulsdauer und Impulswiederholrate dynamisch im Betrieb anpassbar sind. Erreicht wurde dies durch die hybride Kombination von schnell modulierbaren InGaAs-Einstreifen-Diodenlasern zur Impulserzeugung und nachfolgenden Faser- und Festkörperlaserverstärkern.

Es wurde eine kontinuierliche Variabilität der Impulsdauer von 400ps bis 12ns, mit Repetitionsraten im 100kHz-Bereich, sowie eine kontinuierliche Variabilität der Repetitionsrate im MHz-Bereich mit Impulsdauern im 10ps-Bereich erzielt.

Mit diesen Strahlquellen sind neuartige Anwendungen möglich, wie z.B. die Echtzeit-Kompensation von nichtlinearen Spiegelschwingungen bei der Lasermaterialbearbeitung, wodurch Einbrenneffekte verhindert und die Notwendigkeit von komplexeren Bearbeitungsstrategien vermieden werden. Dies führt potentiell zu einer immensen Durchsatzsteigerung bei der Materialbearbeitung.

Exemplarisch wird die Eignung eines der realisierten Systeme anhand eines resonanten Scanners vorgestellt, bei dem trotz der nichtlinearen Ablenkgeschwindigkeit äquidistante Punkte auf einer PMMA-Probe geschrieben werden. Die Repetitionsrate des Lasers variiert dabei bis zu 32000 mal pro Sekunde.