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Metall verarbeitende Industrie Neue Messverfahren für die Formung von Laserstrahlen

| Redakteur: Jürgen Schreier

Im April trafen sich am Laser-Laboratorium Göttingen rund 50 Experten aus Forschung und Industrie, um Messverfahren sowie neuere Entwicklungen in der Diagnostik, Propagation und Formung von Laserstrahlung zu diskutieren. Zum Forum „Charakterisierung von Laserstrahlung“ hatte Photonicnet, das niedersächsische Kompetenznetz für Optische Technologien, eingeladen.

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Dr. Klaus Mann, Leiter der Abteilung Optik/Kurze Wellenlängen am LLG (links), erläutert den neuen Wellenfrontsensor zur quantitativen Vermessung thermischer Linsen. Bild: Photonicnet GmbH
Dr. Klaus Mann, Leiter der Abteilung Optik/Kurze Wellenlängen am LLG (links), erläutert den neuen Wellenfrontsensor zur quantitativen Vermessung thermischer Linsen. Bild: Photonicnet GmbH
( Archiv: Vogel Business Media )

Die dauerhafte Stabilität lasergestützter Bearbeitungsprozesse stellt auch heute noch ein erhebliches Problem dar. Insbesondere bei höheren Leistungen kann aufgrund thermischer und anderer Effekte von den Laserherstellern nicht immer eine Garantie für einen zeitlich konstanten und gleichmäßig geformten Strahl gegeben werden. Daher sind Online-Diagnosetechniken zur Erfassung des Laserstrahls sowie standardisierte Methoden zur Auswertung relevanter Strahlkenngrößen oft unverzichtbar, um Laser auch über längere Zeiträume stabil betreiben zu können.

Umfassende Charakterisierung mit nur einer Messung

Im Mittelpunkt der acht Fachvorträge stand insbesondere die Strahldiagnostik mit dem Hartmann-Shack-Wellenfront-Sensor, der für kohärente Quellen eine vollständige Charakterisierung des Strahlpropagationsverhaltens erlaubt und wichtige Strahlkenngrößen wie Durchmesser, Divergenz und M² in Echtzeit liefern kann – alternativ zur Kaustikmessung nach ISO. Damit ist zum Beispiel auch eine Vorhersage der Intensitätsverteilungen an verschiedenen Stellen entlang der Strahlachse sowie im Fernfeld oder der Strahltaille möglich, wie für verschiedene Klassen von Lasern demonstriert werden konnte.

Das Verfahren weist Vorteile vor allem bei gepulster oder aber zeitlich fluktuierender Laserstrahlung auf, da eine einzige Messung genügt, um gleichzeitig Intensitäts- und Richtungsverteilung zu erfassen. Rüdiger Grunwald vom Max-Born-Institut in Berlin zeigte, dass Hartmann-Shack-Sensoren auch zur Charakterisierung ultrakurzer Femtosekundenlaser eingesetzt werden können. So ist mit Hilfe spezieller Mikrolinsen-Konfigurationen eine ortsaufgelöste Pulslängenmessung realisierbar.

Extreme Anforderungen bei Hochleistungslasern

Einen neuartigen Sensor zur Strahlprofildiagnostik von Hochleistungs-CO2-Lasern stellte die junge Firma Cinogy vor. Die Technologie basiert auf einem speziellen Bildwandler mit großer Empfindlichkeit und einer Ortsauflösung im Mikrometerbereich.

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