SysLasDiode - Komponenten für Laserstrahlsysteme mit Einzeldiodenlasern - Berlin

Die WK-Potenzial-Initiative

Zurzeit liegt der Anteil von Direktdiodensystemen in der verarbeitenden Industrie bei nur zwei Prozent. Das Wachstum des Laserdiodenmarktes wird maßgeblich durch die Erhöhung der Leistungsdichte und Strahlqualität sowie die Erschließung neuer Wellenlängen bestimmt. Aufgrund der Vorteile, die Laserdioden bieten, wird das Wachstum in diesem Bereich den allgemeinen Marktzuwachs von sechs Prozent pro Jahr übersteigen. In der WK-Potenzial-Initiative SysLasDiode haben sich fünf Firmen und ein Forschungsinstitut aus Berlin zusammengeschlossen. Sie kombinieren innovative Technologien in einer regionalen Wertschöpfungskette, um Komponenten für Laserdiodensysteme mit deutlich erhöhter Leistungsdichte und Strahlqualität zu erforschen. Diese sollen neue Anwendungen in der Materialbearbeitung, in den Life Sciences, der Analytik und der Sensorik ermöglichen.

Die Ziele

Der Verbund wird Einzellaserdioden erforschen und entwickeln, die eine bislang nicht verfügbare Leistung und Brillanz bieten. Damit wird eine wesentliche Hürde für den breiten Einsatz von Direktlaserdiodensystemen überwunden werden. In diesem kleinen und sich erst entwickelnden Produktsegment der Direktdiodensysteme für die Materialverarbeitung wird ein Baukastensystem aus Funktionsmodulen entwickelt, das eine flexible Anpassung von Lasersystemen an Kundenanforderungen in verschiedenen Anwendungsbereichen ermöglicht.

Die Projekte

Die Forschungsarbeiten des Verbundes sind in vier Teilprojekte aufgeteilt:

  1. Zentrale Forschungsaufgabe ist es, Laserdioden mit nur einem Emitter zu entwickeln, welche bei Lebensdauern von mindestens drei Jahren eine Brillanz von 60MW/(cm2sr) aufweisen. Dieser Anspruch erfordert >20W Dauerleistung aus einem 100 µm Emitter mit einem Strahlparameterprodukt von 8 mm x mrad. Dabei soll auch das Potenzial von innovativen Laserdioden mit neuartigen Resonatorgeometrien erforscht werden.
  2. Kompakte Strahlquellen mit und ohne Faserkopplung für die unter (1) beschrieben Hochleistungslaserdioden (Powermodule) sind die notwendigen Basiskomponenten für die meisten Diodenlasersysteme. Diese Basiskomponenten sollen die Brillanz der Laserdioden durch innovative Wege der Strahlzusammenführung und Strahlstapelung erhalten und einen Steckdosenwirkungsgrad von ca. 50 Prozent erreichen. Neue Füge- und Fertigungsverfahren für Laserdioden, Mikrooptiken und elektronische Bauelemente im Sinne einer Plattformstrategie werden erforscht, um dem Markttrend der stetig fallenden Preise und Baugrößen pro Watt auch noch in fünf Jahren gerecht werden zu können. Es sind Module mit bis zu hundert Laserdioden geplant. Alle Module, insbesondere diejenigen für Spezialanwendungen in den Life Sciences, der Analytik und der Sensorik, sollen über kundenspezifische elektrooptische Funktionalitäten wie z.B. spektrale Stabilität, sichtbare Pilotlaser, Leistungs- und Temperaturstabilisierung verfügen können.
  3. Demonstratoren für innovative Strahlführungssysteme, welche an die rechteckige Abstrahlgeometrie der Laserdiode angepasst sind und damit ein bessere Erhaltung der Laserdiodenbrillanz über die Faserstrecke ermöglichen. Erforscht wird der Einsatz von Fasern in rechteckiger Geometrie und von Faserbündeln bis in den Multikilowattbereich, die eine modulare Leistungsskalierung mit den im Teilprojekt (2) entwickelten Powermodulen ermöglichen. In Rahmen der Effizienzvorgaben soll die Einfügedämpfung der Strahlführung unter zwei Prozent gedrückt werden.
  4. Demonstratoren von variabel nutzbaren Funktionsmodulen, die als Komponenten zusammen mit den Powermodulen (2) und den Strahlführungssystemen (3) für den Bau von komplexen Lasersystemen in Härte-, Füge- und Sinteranwendungen eingesetzt werden. Zu den Funktionsmodulen gehören Scanner- und Laserbearbeitungsoptiken, Nahtführung und eine Prozessdatensensorik, um die Regelung des Laserstrahls passend für die Bearbeitungsaufgabe bzgl. Leistung, Lage und Pulsbreite zu ermöglichen.

Die Partner

Kontakt

Dr. Nils Kirstaedter
Lumics GmbH
Carl-Scheele-Straße 16
12489 Berlin
Tel.: 030 67 806 76-27
Fax: 030 67 806 76-26 
E-Mail: nils.kirstaedter[at]lumics.com 


Laufzeit: 01.12.2009-30.11.2011