Die meisten aktuell am Markt verfügbaren konventionellen Ultrakurzpuls-Lasersysteme bieten die Möglichkeit, Pulswiederholfrequenz, mittlere Leistung und Pulsenergie in einem mehr oder weniger breiten Bereich einzustellen. Die möglichen Pulsdauern der Systeme liegen dabei im Bereich von 0,4 ps bis 20 ps. Sie sind jedoch vom Anwender nicht oder nur geringfügig abstimmbar.
Das Projektziel war ein Ultrakurzpuls-Faserlasersystem für die Mikromaterialbearbeitung mit schneller und flexibler Kontrolle der für die Anwendung wichtigen Pulsparameter. Darunter fallen die Emission im MHz-, GHz- und ps-Burst, idealerweise individuell steuerbare Pulsamplituden und die Variation der Pulsdauer in einem Bereich von 400 fs bis 100 ps. Durch diese Flexibilität bei der Wahl der Laserparameter eröffnet sich die Möglichkeit, verschiedene Prozesse der Materialverarbeitung mit einem einzigen Lasersystem durchzuführen.
rechts: Einstellbare Oberflächengüten bei verschiedenen Parameterkonfigurationen (Quelle: GFH GmbH)
In gemeinsamer Zusammenarbeit entwickelten die Projektpartner ein Faserlasersystem nach dem Chirped-Pulse-Amplification (CPA)-Prinzip. Hierbei wurde eine Reihe von Systemansätzen untersucht.
Mit dem Seed-Laser wurden ps-Bursts mit Pulsabständen zwischen 1 ps und 50 ps bei bis zu 4 Pulsen demonstriert.
Der Systemdemonstrator erreichte bis zu 10 W Ausgangsleistung bei Pulsen im MHz- (30 MHz) und GHz-Burst (1 GHz). In beiden Modi ist die Pulsbreite zwischen 635 fs und 17,6 ps dispersiv verstimmbar.
In Anwendungstests konnte durch Verwendung der unterschiedlichen Burst-Arten eine einstellbare Verbesserung der Oberflächenqualität nach Abtragung erreicht werden. Der Oberflächenabtrag lag im Durchschnitt bei etwa 0,3 μm bis zu maximal 1 μm pro Scan.
