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Erfolgsfaktor Laseroptik

Der Erfolg von anspruchsvollen Laseranwendungen steht und fällt nicht nur mit der Lichtquelle, sondern basiert maßgeblich auf der Strahlformung. Mit einer neuen Quarzglas-Optik für Hochleistungslaserdioden bis zu 500 W pro Barren liefert die LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH die Schlüsseltechnologie für den Trend zu immer höheren Laserleistungen.

Gefragt sind die neuen leistungsfähigen Lasersysteme mit Leistungen von mehr als 10 kW beispielsweise zum Härten, Additive Manufacturing, Schneiden und Schweißen. „Doch alle diese Anwendungen erfordern Hochleistungsoptiken, die den Rohstrahl der Laserquelle in einen möglichst symmetrisch geformten Strahl verwandeln“, sagt Dr. Oliver Homburg, Director Product Management Optical Solutions bei der LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH aus Dortmund. Je höher die Laserleistung, umso anspruchsvoller ist die Aufgabe, das Laserlicht mit hohem Wirkungsgrad und sehr geringen Verlusten zu einem hochenergetischen Präzisionsstrahl zu bündeln. Für eine bestmögliche Performance und Strahlqualität wird das neue High Power BTS (Beam Transformation System) von LIMO daher aus hochreinem Quarzglas mit einem minimalen Anteil an Sauerstoff-Wasserstoff-Bindungen gefertigt.

„Mit zunehmender OH-Konzentration steigt die Absorption des gebündelten Lichtes“, erläutert Dr. Homburg. „deswegen verwenden wir ein hochreines Quarzglas mit der geringstmöglichen Konzentration an OH-Bindungen. Es absorbiert nahezu kein Laserlicht, so dass es sich selbst bei hohen Laserleistungen kaum aufheizt.“ Wird Standard-Material eingesetzt, kann es zu einer Aufheizung des BTS und damit zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften (Effekt der „thermischen Linse“) und einer Reduzierung der Performance kommen. Das neue High Power BTS aus Quarzglas dagegen bleibt auch bei industriellen Hochleistungsanwendungen thermisch stabil und sorgt so für eine zuverlässige Funktionsweise des gesamten Lasersystems. Dank des hochreinen Quarzglas wird eine sehr hohe Transmission von mehr als 98% erzielt.

Das BTS lässt sich nicht nur zum Einkoppeln in eine kreisrunde Faser, sondern auch zum Erzeugen eines freien Laserstrahls verwenden. Das System besteht aus dem für kurze Brennweiten optimierten Fast Axis Kollimator FAC160, einer diagonalen Linsenanordnung zur 90°-Rotation des Laserstrahls und ist zum einfacheren Handling auf einem Glasblock (bottom tab) vormontiert. Mit einem Pitch von 200 oder 400 µm eignet es sich zum Einkoppeln von bis zu 50 Emittern mit einer Leistung von etwa 250 bis 500 W pro Barren und 50% Füllfaktor.

„Sicherlich gibt es noch viele weitere Prozesse, bei denen das High Power BTS für verbesserte Anwendungsergebnisse und damit entscheidende Marktvorteile sorgt“, meint Dirk Hauschild, Vice President Marketing bei LIMO. „Ich könnte mir vorstellen, dass das Quarzglas-BTS sich auch einsetzen lässt, um zum Beispiel Metalle wirtschaftlicher und produktiver als bisher zu beschichten oder sogar noch weiter zu veredeln. Diskutieren Sie mit uns die neuen Anwendungsmöglichkeiten für die Direktbearbeitung mit Diodenlasern!“

Weitere Informationen z.B. auf der SPIE Photonics West, 31. Januar - 2. Februar 2017, San Francisco (USA), Stand: South Hall, # 1740.

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