Am Anfang ist das Pulver
Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie wesentlich größere Faserkerne für Faserlaser erzeugen können.
Schneiden, Bohren, Schweißen – in der Automobilindustrie übernehmen Faserlaser bereits viele dieser Aufgaben; spezialisierte Varianten kommen aber auch in der Messtechnik und der Medizin zum Einsatz. Als Faserlaser bezeichnet man dabei optische Fasern, die das Licht nicht nur passiv leiten sonst selbst aktiv als Quellen für Laserlicht dienen. Ihre Eigenschaften können durch die Auswahl der Materialien und verschiedene Strukturen gesteuert werden.
Abb.: Die Erforschung maßgeschneiderter optischer Fasern gehört zu den Kernkompetenzen des IPHT Jena. (Bild: IPHT)
Die Herstellung von Glasfasern umfasst viele einzelne Schritte. Am Anfang steht eine Preform, ein robuster Glasstab, der bereits alle Eigenschaften der späteren Faser besitzt. Im Rahmen der Modifizierten Chemischen Gasabscheidung (MCVD-Verfahren) werden die gasförmigen Ausgangsstoffe auf der Innenseite eines Rohrs in Schichten aufgeschmolzen. Damit lassen sich jedoch keine homogenen Kerne für aktive Laserfasern herstellen, wie sie für eine weitere Steigerung der Ausgangsleistungen erforderlich wäre.
Forscher vom Intitut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena haben gemeinsam mit der Firma Heraeus ein Verfahren entwickelt, das nicht von gasförmigen Stoffen, sondern von Pulvern ausgeht. Sie binden die gewünschten Zusatzstoffe direkt an hochreines Quarzglaspulver. Das Glaspulver wird unter Druck und Wärme zu einem stabilen, porösen Körper gepresst und in mehreren Schritten gereinigt und verdichtet. Danach erfolgt bei erhöhter Temperatur die Verglasung in einem Hüllrohr.
Wie die Forscher berichten, liefert dieses Vorgehen mit Seltenen Erden dotierte Materialien hoher Homogenität für Kerndimensionen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht zugänglich waren. Die neuartigen Laserfasern werden derzeit bei Laserherstellern getestet und haben bereits Ausgangsleistungen im Multi-Kilowatt-Bereich geliefert. Ein weiterer Vorteil für künftige Anwendungen: Der finanzielle Aufwand für das neue Verfahren ist gemessen an den Kosten pro Gramm des aktiven Materials wesentlich geringer als im MCVD-Verfahren.
IPHT / PH
