Diodendirektlaser mit brillanter Strahlqualität

Technologiedemonstrator TruDiode 4001.5 von Trumpf

Der Technologiedemonstrator von Trumpf zeigt das Potenzial von Diodendirektlasern. Dense Wavelength Multiplexing (DWM) steigert die Strahlqualität signifikant.

Auf der Laser World of Photonics in München hat Trumpf erstmals den Technologiedemonstrator TruDiode 4001.5 vorgestellt. Foto: Trumpf

Auf der LASER World of PHOTONICS in München hat der Laser- und Lasersystemhersteller Trumpf den Technologiedemonstrator TruDiode 4001.5 vorgestellt. Der Diodendirektlaser mit einer Laserleistung von vier Kilowatt basiert auf der neuen, patentierten Technologie Dense Wavelength Multiplexing (DWM) und brilliert mit einer Strahlqualität von 5 mm•mrad, die den Anschluss eines Laserlichtkabels mit einem Faserkerndurchmesser von 150 µm zulässt. Zum Vergleich: Derzeit verfügbare Diodendirektlaser im High-Power-Bereich erreichen typischerweise Strahlqualitäten von 30 bis 50 mm•mrad und werden mit 600 µm Laserlichtkabel eingesetzt.

Die Basis von Diodenlasern bilden einzelne Diodenemitter mit Laserleistungen von typischerweise einigen Watt. Zur Erhöhung der Laserleistung werden mehrere Diodenemitter nebeneinander zu so genannten Diodenbarren angeordnet. Um Laserleistungen im Multi-Kilowatt-Bereich zu erzeugen, wird heute das Licht vieler Diodenbarren räumlich gebündelt und nur in eingeschränktem Umfang spektral überlagert. Dies führt jedoch zu einer geringen Strahlqualität.

Derzeit verfügbare Diodendirektlaser werden vorwiegend zum Löten, zum Wärmeleitschweißen und zur Oberflächenbearbeitung eingesetzt, da diese Anwendungen keine hohen Anforderungen an die Strahlqualität stellen. Experten von Trumpf ist es mit der neuen DWM-Technologie gelungen, aus dem Licht einzelner Diodenemitter einen überlagerten Laserstrahl mit hoher Strahlqualität zu erzeugen. „Wir nutzen Dioden, die auf unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. Das Licht der Diodenemitter trifft gemeinsam auf ein diffraktives Element, welches sie zu einem einzelnen Laserstrahl zusammenführt“, erklärt Stefanie Feuchtenbeiner aus dem TruDiode Produktmanagement bei Trumpf das Grundprinzip der neuen Technologie.

Während in München ein Technologiedemonstrator mit vier Kilowatt Laserleistung präsentiert wird, treibt Trumpf im ersten Schritt eine konkrete Produktentwicklung eines DWM TruDiode Lasers mit einem beziehungsweise zwei Kilowatt voran. Mit einer Strahlqualität von 5 mm•mrad sind die neuen Diodendirektlaser sowohl für das Tiefschweißen als auch für das Remoteschweißen geeignet. Die DWM TruDiode Laser kommen ganz ohne ein „konvertierendes Lasermedium“ wie eine Scheibe oder eine Faser aus und sind daher besonders kompakt, effizient und robust, so Trumpf.

Die Entwickler bauen stark auf weitere Fortschritte im Bereich der Diodenkühlung und Barreneffizienz. Dies wird zusammen mit der neuen DWM-Technologie die Entwicklung des Laserkonzepts weiter voranbringen. „Der kompakte, effiziente DWM TruDiode wird ein weiterer Baustein unserer Strategie ,The Power of Choice‘ sein, mit der wir jedem unserer Kunden die für ihn optimale Lösung anbieten möchten“, resümiert Stefanie Feuchtenbeiner.

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