Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Bereitstellung von Lasergläsern und Vorformen für Pikosekunden-Faserlaser-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG durchgeführt. Ein Hauptziel des Verbundprojektes ist die Realisierung einer robusten Ultrakurzpuls-Faserlaserquelle, die neue Materialbearbeitungsprozesse zur Funktionalisierung von Oberflächen und dünnen Filmen ermöglichen soll. Die Aufgabe von Heraeus ist dabei, die Verwendbarkeit von seltenerddotierten Quarzgläsern, die nach dem sogenannten Reaktiv-Pulver-Sinterverfahren hergestellt werden, als Kernmaterial für entsprechende Laserfasern zu erforschen. Hierbei gilt es die Materialeigenschaften wie z.B. die Grunddämpfung, Brechzahlhomogenität, absolute Brechzahl, das Degradationsverhalten (Photodarkening) so zu beeinflussen, dass die angestrebte Strahlquelle kosteneffizient realisiert werden kann. Ein großes Augenmerk liegt auf der gezielten Einstellung der Numerischen Apertur (NA) des Faserkerns. Dies soll zum einen durch gezielte Dotierung und Gegendotierung des Faserkerns und zum anderen durch die Einführung von brechzahlangepassten Schichten im Pumpcladding realisiert werden. In Kooperation mit den Partnern IPHT und SPI soll in drei aufeinander aufbauenden Ausbaustufen das Design der Laserfaser erarbeitet und als Vorform umgesetzt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Bereitstellung von Lasergläsern, -vorformen und -fasern für eine leistungsmodulierte Faserlaser-Strahlquelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG durchgeführt. Ein Themenschwerpunkt des REMILAS-Projektes ist die Konzeptionierung einer leistungsmodulierten Faserlaser-Strahlquelle mit einer Ausgangsleistung von 8 kW, die in Kooperation mit den Projektpartnern Laserline und dem Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena realisiert werden soll. Dabei liegt der Aufgabenschwerpunkt der Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG in der Realisierung der dazu nötigen Laserfasern. Diese Fasern basieren auf Yb-dotiertem Kernquarzglas, das im Reaktiv-Pulver-Sinterverfahren hergestellt wird. Mit diesem neuartigen und einzigartigen Verfahren ist es erstmalig möglich, großvolumige seltenerddotierte Gläser zu realisieren, die neue Faserkonzepte ermöglichen. So wurden auf Basis dieser dotierten Gläser bereits 5 kW cw-Laserleistung aus einer Einzelfaser demonstriert. Um die angestrebten 8 kW cw-Ausgangsleistung aus einer Einzelfaser zu verwirklichen, reicht es nach aktuellen Stand der Forschung nicht aus, die Dimensionen der Faser zu skalieren. Vielmehr ist es nötig, die Grunddämpfung des Glases von derzeit ca. 20 40 dB/km auf einen Wert von maximal 15 dB/km zu senken und gleichzeitig den Yb-Gehalt der Faser anzuheben. Dabei soll insbesondere auch bei höher Yb-dotierten Gläsern (größer als 0.1 mol% Yb2O3) parallel die Alterungsbeständigkeit der Gläser so eingestellt werden, dass die Materialdegradation (Photodarkening) und damit der Leistungsabfall im Laserbetrieb maximal 1% pro 1000 h beträgt. Weiterhin soll die Numerische Apertur (NA) der Laserfaser auf einen vordefinierten Wert eingestellt werden. Dazu ist es nötig die Brechzahl des Yb-dotierten Quarzglases über geeignete Kodotanden anzupassen und/oder die NA durch die Einführung sogenannter brechzahlangepasster Zwischenschichten zwischen dem Kern und dem Pumpcladding zu kontrollieren. Die Herausforderung ist hierbei, die Brechzahl der Zwischenschicht auf die des Kernmaterials abzustimmen, so dass die gewünschte Faser-NA erzielt wird. Weiterhin soll das Faserdesign so angepasst werden, dass die angestrebten 8 KW cw-Laserstrahlung aus einer Einzelfaser möglich sind. Die im Rahmen des Projektes umgesetzten Laserfaser-Vorformen sollen zu sogenannten Extra-Large-Mode-Area-Laserfasern (XLMA) gezogen werden, die einen Faserdurchmesser von mindestens 1000 Mikro m aufweisen. Im Rahmen des Projektes sollen die grundlegenden Einflüsse auf die optischen Material- und Fasereigenschaften untersucht werden, um die 8 kW Laserfasern realisieren zu können.