High-Power-Laser auf Basis von Yb- und Nd-dotierten Materialien (1020 – 1080 nm)

Yb- und Nd-dotierte Hochleistungslaser werden häufig in der Materialbearbeitung und in Messanwendungen eingesetzt. Dünne Scheiben-, Slab- und Faserlaser wurden entwickelt, um hohe cw-Ausgangsleistungen und eine hervorragende Strahlqualität zu erzielen. Sie können auch als Hochleistungslaser im ns bis fs Bereich betrieben werden.Yb- und Nd-dotierte Hochleistungslaser werden häufig in der Materialbearbeitung und in Messanwendungen eingesetzt. Scheiben-, Slab- und Faserlaser wurden entwickelt, um hohe cw-Ausgangsleistungen und eine exzellente Strahlqualität zu erzielen. Sie können auch als Hochleistungslaser im ns- bis fs-Bereich betrieben werden.

Spiegel

Abb.1:Reflexionsspektren von HR-Spiegeln für 1030 nm

a)Resonatorspiegel

b)Umlenkspiegel

LAYERTEC hat verschiedene Schichtdesigns für außergewöhnlich hohe Leistungsdichten bzw. Energiedichten in cw-Lasern oder gepulsten Lasern entwickelt. Die Designs sind entweder für cw-Strahlung, ns-Pulse oder ps-Pulse optimiert.

Kantenfilter und Pumpspiegel

Abb.2:Reflexionsspektrum eines Kurzpass-Kantenfilters, der als Pumpspiegel für Faserlaser benutzt werden kann

Abb.3:Reflexionsspektrum eines Langpass-Kantenfilters
HR (0°, 915 – 980 nm) > 99,8 % + R (0°,1030 – 1200 nm) < 3 %
für die Nutzung als Auskoppelspiegel eines Faserlasers (Rückseite AR-beschichtet)

Spezielle Eigenschaften

Kurzpassfilter mit sehr steiler Flanke, die als Pumpspiegel für Festkörperlaser auf der Basis von Yb-dotiertem Material, z.B. Yb:YAG, Yb:KGW oder Yb-dotierter Faser, verwendet werden
Auch für Nd-dotierte und Yb-Nd-co-dotierte Materialien geeignet

Dünnschicht-Polarisatoren

Dünnschicht-Polarisatoren sind Schlüsselelemente für regenerative Verstärker in ns- und ps-Lasern. LAYERTEC optimiert seine Polarisator-Designs auf hohe laserinduzierte Zerstörschwellen (LIDT). Abb. 4 zeigt Beispiele für einen breitbandigen Polarisator mit Rp < 0,2 % für AOI = 55° mit einer Bandbreite von 25 nm im Wellenlängenbereich von Yb-dotierten Faserlasern (Abb. 4a) und einen schmalbandigen Polarisator, der für sehr niedrige Rp-Werte bei einer einzelnen Wellenlänge optimiert ist (Abb. 4b). Abb. 4c zeigt einen Vergleich des berechneten Transmissionsspektrums für p-polarisiertes Licht und einer Messung in einem CRD-Aufbau. Abb. 4d zeigt Tp vs. AOI für denselben Polarisator (gemessen bei 1042 nm). Diese Messungen zeigen, dass Tp > 99,9 % durch Winkeljustage erreicht werden kann. Dies ist besonders für Intra-Cavity-Anwendungen wichtig.

Abb.4:Reflexions- und Transmissionsspektren eines Dünnschicht-Polarisators

a)Reflexionsspektren für s- und p-polarisiertes Licht eines breitbandigen Dünnschicht-Polarisators mit einer Bandbreite von 25 nm mit Rp < 0,2 % (AOI = 55°)

b)Reflexionsspektren für s- und p-polarisiertes Licht eines schmalbandigen Dünnschicht-Polarisators, der für sehr niedrige Rp-Werte und eine einfache Winkeleinstellung zur Optimierung der Polarisatorleistung optimiert ist (AOI = 55°)

c)Berechnete und gemessene Transmissionsspektren für p-polarisiertes Licht des in Abb. 4b gezeigten schmalbandigen Dünnschicht-Polarisators (AOI = 55°). Tp > 99,8 % wird mit einer Bandbreite von 15 nm erreicht und Tp > 99,9 % kann mit einer Bandbreite von 5 nm erreicht werden. Die spektrale Position dieses Transmissionsmaximums kann durch Winkeleinstellung auf jede Wellenlänge zwischen 1035 nm und 1045 nm eingestellt werden.

d)Transmissionsspektrum Tp vs. AOI bei 1042 nm gemessen am Polarisator gezeigt in Abb. 4c

Pikosekunden-Lasers auf Basis Yb-dotierter Materialien

Pikosekunden-Laseroptiken erfordern speziell entwickelte Beschichtungen, um hohe Laserzerstörschwellen zu erreichen. Ausführliche Informationen hierzu finden Sie auf Seite Ultrakurzpuls-Laseroptiken für Hochleistungsanwendungen (550 – 1100 nm). Für GTI-Spiegel, die häufig zur Pulskompression vom ps-Bereich bis hinunter zu einigen hundert fs eingesetzt werden, siehe Seite Gires-Tournois-Interferometer (GTI) Spiegel (600 – 1600 nm).

Justage und Prozessüberwachung

Abb.5:Reflexionsspektren von Umlenkspiegeln mit zusätzlichen Features zur Justage und Prozessüberwachung

a)Umlenkspiegel mit geringer IR-Reflexion, d.h. hoher IR-Durchlässigkeit für die Prozessüberwachung

b)Umlenkspiegel auf Silberbasis mit Ru (45°, 1064 nm) > 99,8 % und mit Ru > 80 % für einen Justierlaser im roten Spektralbereich

Auskoppelspiegel und Strahlteiler

Abb.6:Reflexionsspektren von Auskoppelspiegeln und Strahlteilern (Zentralwellenlänge 1064 nm)

a)Auskoppelspiegel mit verschiedenen Reflexionsgraden

b)Standard-Strahlteiler (50:50) für unpolarisiertes Licht

Strahlteiler und Auskoppelspiegel können mit genau eingestelltem Reflexionsgrad nach Kundenwusch hergestellt werden.
Standardtypen:
- Rs,p > 95 % ±0,5 %
- Rs,p = 80 % … 95 % ±1 %
- Rs,p = 10 % … 80 % ±2 %

Nicht-polarisierende Strahlteiler

Abb.7:Nicht-polarisierende Strahlteiler

a)Berechnete Reflexionsspektren von 3 Typen von nicht-polarisierenden Strahlteilern für AOI = 45°

b)Gemessene Reflexionsspektren des 50 %-Strahlteilers

Strahlteiler mit Rs ≈ Rp (|Rs - Rp| < 1,5 %) für AOI = 45° und verschiedenen Reflexionsgraden
Standardtypen:
- Rs,p = 66 % ±1 %
- Rs,p = 50 % ±2 %
- Rs,p = 33 % ±3 %
Alle nicht-polarisierenden Strahlteiler mit rückseitiger AR:
Rs ≈ Rp ≤ 0,6 %

High-Power-Laser auf Basis von Yb- und Nd-dotierten Materialien (1020 – 1080 nm)