Forskare har utvecklat en ultrasnabb fiberlaser som levererar en genomsnittlig effekt mer än tio gånger vad som är tillgängligt från dagens högeffektslasrar. Tekniken är redo att förbättra materialbearbetning i industriell skala och banar väg för visionära tillämpningar.

Michael Müller, en Ph.D. student till prof. Jens Limpert från Friedrich Schiller University's Institute of Applied Physics och Fraunhofer Institute of Institute for Applied Optics and Precision Engineering i Jena, Tyskland, kommer att presentera den nya lasern på den helt virtuella 2020 OSA Laser Congress som hålls 12-16 oktober. Presentationen är planerad till tisdag, 13 oktober kl 14:30 EDT.

Hög effekt utan värme

I lasrar, spillvärme genereras i processen för ljusemission. Lasergeometrier med ett stort yta-till-volymförhållande, såsom fibrer, kan avleda denna värme mycket bra. Således, en medeleffekt på cirka 1 kilowatt erhålls från dagens högeffektslasrar. Bortom denna kraft, värmebelastningen försämrar strålkvaliteten och utgör en gräns.

För att kringgå denna begränsning, forskargruppen kring Müller och Limpert skapade en ny laser som externt kombinerar effekten från 12 laserförstärkare. De visade att lasern kan producera 10,4 kW medeleffekt utan försämring av strålkvaliteten. Termografisk avbildning av den slutliga strålkombineraren avslöjade en marginell uppvärmning. Således, effektskalning till 100 kW-nivån skulle kunna åstadkommas genom att lägga till ännu fler förstärkarkanaler.

"I framtiden, kombinerade lasrar med hög effekt kommer inte bara att påskynda industriell bearbetning, men även möjliggöra tidigare visionära tillämpningar som laserdriven partikelacceleration och avlägsnande av rymdskräp, sa Müller.

Utredningen av nya applikationer på den effektnivån samt överföringen av lasertekniken till kommersiella system pågår inom ramen för Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources (CAPS), vilket framför allt handlar om att konstruera laboratorieuppsättningen till en robust design. På forskningssidan, teamet i Jena fokuserar nu på flerkärniga fibrer som erbjuder potential att leverera ännu överlägsen prestanda i enklare och mindre system.