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Zuverlässige Quantifizierung des cw-Hintergrunds eines gepulsten Lasers: BIRD – Background-to-Impulse Ratio Detector

Kurzfassung

Mit Hilfe dieses Messgeräts kann der continuous wave-Leistungsanteil an der Gesamtleistung eines gepulsten Lasers zuverlässig bestimmt werden. Diese Information ist sehr hilfreich bei der Entwicklung von gepulsten Lasern und auch für die Überwachung gepulster Laser im Betrieb. Die Messeinheit kann in vorhandene Systeme integriert werden.

Hintergrund

Der Einsatz gepulster Lasersysteme ist heute in unter­schiedlichsten Bereichen ein absoluter Standard. Das gilt sowohl für die industrielle Fertigung (bspw. Strukturierung von Photovoltaik-Wafern) wie für die Medizin­technik und wissen­schaftliche sowie industrielle Messtechnik und ebenso für junge Entwicklungsbereiche wie die LIDAR-Sensorik mit vielfältigen Anwendungsmöglich­keiten.

Problemstellung

Das Vorhandensein eines unbestimmten Rauschens mindert stets die Qualität eines Systems. Eine quan­titative Bestimmung des cw-Leistungsanteils ist mit herkömmlichen Methoden nicht möglich. Bislang wird nur indirekt und rein qualitativ, wie bspw. über das Spektrum, auf den cw-Hintergrund geschlossen. Sämtliche bekannte Methoden sind aber nur mit Ein­schränkungen anwendbar.

Lösung

Das neu entwickelte System “Background-to-Impulse Ratio Detector“ (BIRD) verwendet ein sättigbares Element (SE) mit großer Modulationstiefe. Dieses sorgt für eine intensitätsabhängige Rückkopplung des Laserstrahls. Die Berechnung des Anteils des cw-Hintergrunds, bzw. des Hintergrund-Rauschens an der Gesamtleistung des Systems basiert damit auf Vergleichsmessungen vor und nach Übergang des Laserstrahls über das SE. Dazu wird der Strahl in leistungsgleiche Teil­strah­len gesplittet. Ist die Gesamtleistung bereits bekannt, ist keine Strahl­teilung erforderlich und der Aufbau bzw. auch die Imple­mentierung noch einfacher. Das System ist für einen weiten Leistungsbereich einsetzbar und kann problemlos in bestehende Systeme integriert werden.

Messaufbau mit Strahlteilung und Absorberspiegel als SE-Element [v.n. IFSW, Universität Stuttgart].
Messaufbau mit Strahlteilung und Absorberspiegel als SE-Element [v.n. IFSW, Universität Stuttgart].

Vorteile

  • Zuverlässige Quantifizierung des Leistungsanteils von cw-Hintergrund bzw. Hintergrundrauschen
  • Einsetzbar in der Laserentwicklung und zur Betriebsüberwachung
  • Auch in bestehende Systeme integrierbar

Anwendungsbereiche

Am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart wurde nun ein Messgerät entwickelt, um den continuous wave-Leistungsanteil an der Gesamtleistung eines ge­pulsten Lasers zu messen. Diese Information ist sehr hilfreich bei der Entwicklung von gepulsten Lasern und auch für die Überwachung gepulster Laser im Betrieb.

Exposé
Kontakt
Dr.-Ing. Michael Ott
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
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Entwicklungsstand
Funktionsnachweis / TRL3
Patentsituation
DE 102015003370 B4 erteilt
US 2018/0066983 A1 anhängig
Referenznummer
14/067TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwer­tung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.