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TU Berlin - Medieninformation Nr. 135 - 11. Juni 1997
Berliner Laser-Forscher stellen Weltneuheit auf der LASER'97 in München vor
Pressekonferenz am 16. Juni 1997 / Einladung
Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Dr. Hans-Joachim Eichler vom Optischen Institut der TU Berlin präsentieren auf der Ausstel- lung LASER in München vom 16. bis 20. Juni 1997 eine Weltneuheit im Bereich der Materialbearbeitungslaser: eine Technologie zur Phasen- konjugation mit Glasfasern. Mit ihr wird es möglich, energiereiche Laserstrahlen sehr viel genauer zu fokussieren, als es bisher möglich war. (Bitte beachten Sie den nachfolgenden Text). Auf einer Pressekonferenz zu Beginn der LASER wird die neue Technologie vorgestellt. Wir möchten Sie herzlich dazu einladen.
ZEIT: am Montag, dem 16. Juni 1997, 11.00 Uhr ORT: LASER'97 in München, Halle 19, Stand A 18
Weitere Informationen zur Pressekonferenz erteilt Michaela Kirchner, Abteilung Messen und Ausstellungen der TU Berlin,Tel.: 030/314-24027; während der Messe: 089/5134116.
GENAUER MIT GLASFASER
Ein energiereicher und präziser Laser zur Materialbearbeitung
Im CD-Spieler oder der Supermarkt-Kasse sind Laser ein Teil des All- tagslebens. Aber auch in Industriebetrieben werden Laserstrahlen eingesetzt, etwa um Werkstücke zu schweißen, zu härten oder zu schneiden. Eine Weltneuheit in diesem Bereich haben Forscher am Optischen In- stitut der TU Berlin entwickelt. Ihr Gerät, das einen besonders energiereichen und gleichzeitig extrem feinen Lichtstrahl erzeugt, übertrifft bisherige Materialbearbeitungslaser - auf eine umwelt- freundliche und preisgünstige Weise.
Laser in der Materialbearbeitung sind nichts Neues. Metallteile wer- den beispielsweise mit Hilfe von Lasern geschnitten oder zusammenge- schweißt. Bisher galt jedoch immer der Grundsatz "Entweder - Oder": entweder hohe Leistung oder ein genauer Laserstrahl. Bei einem durchschnittlichen Industrielaser beispielsweise, dessen mittlere Leistung mehrere Hundert Watt beträgt, kann der Strahl bis auf einen Durchmesser von 200 bis 300 Mikrometer - ein Fünftel Millimeter - eingestellt werden.
GUT ZUM SCHWEISSEN, ABER ...
"Zum Schweißen reicht das vollkommen aus. Aber wenn man zum Beispiel Mikrosysteme für die Halbleitertechnik bearbeiten will, dann ist das viel zu grob", erklärt Andreas Haase, der im Forschungsteam von TU- Professor Hans-Joachim Eichler am Optischen Institut arbeitet. Will man den Laserstrahl genauer fokussieren, so der Diplom-Physiker, muß man mit der Leistung heruntergehen. Feine Bohrungen sind daher mit Lasern geringer Leistung möglich. Ihr Nachteil: Sie brauchen zu viel Zeit und sind daher untauglich für industrielle Anwendungen, bei de- nen viele Tausend Bearbeitungsschritte in schneller Folge auszufüh- ren sind, beispielsweise bei der Fertigung von sogenannten Mikroka- nälen zur Kühlung von elektronischen Bauteilen.
ERWÄRMUNG IM HERZ DES LASERS
"Will man gleichzeitig hohe Leistung und hohe Genauigkeit, muß man das Problem der sogenannten Phasenverzerrung in den Griff bekommen", so Laser-Fachmann Haase. "Phasenverzerrung" bedeutet vereinfacht: Will man Strahlen höherer Energie erzeugen, betreibt man Laser mit mehr Leistung. Bei Festkörperlasern, wie man sie in der Materialbe- arbeitung einsetzt, führt das im Laserkristall - dem Herzstück des Geräts - zu einer größeren Erwärmung. Das hat zur Folge, daß sich das Licht darin nicht gleichförmig ausbreitet. Der Laserstrahl ver- liert dadurch seine Bündelung was für Anwendungen nachteilig ist.
Weil der Phasenverzerrung mit herkömmlichen Linsen nicht beizukommen ist, greifen die Laser-Wissenschaftler auf einen speziellen opti- schen Effekt zurück - die sogenannte stimulierten Brillouin-Streuung (SBS). Dabei wird der Laserstrahl von einem sogenannten phasenkonju- gierenden Spiegel (siehe Beitrag "Spieglein, Spieglein ...." weiter untern) in sich selbst zurückgeworfen, entzerrt - und zusätzlich verstärkt.
KEIN GIFT MEHR
Während bisher giftige Flüssigkeiten oder unter Hochdruck stehende Gase als "Spiegel" dienten, setzten Andreas Haase und seine Kollegen Dr. Bai-ning Liu und Oliver Mehl erstmals ein Spiegel-Medium ein, das bisher überhaupt nicht beachtet wurde: Glasfaserkabel. Ein idea- les Medium, denn es ist ungefährlich, umweltverträglich, preiswert und kann zu sehr starker Brillouin-Streuung angeregt werden.
Die Apparaturen der TU-Physiker können Leistungen bis zu 520 Watt erzeugen - bei einer Genauigkeit, die bisher nur Laser mit wesent- lich geringerer Leistung erbringen konnten. SBS-Laser mit vergleich- baren Leistungen werden in den Lawrence-Livermoore Laboratories in den USA und von der kalifornischen Laser-Firma Coherent entwickelt sind für die Materialbearbeitung aber nicht geeignet, sondern werden für wissenschaftliche Anwendungen z.B. in der Plasmaphysik gebaut.
SUCHE NACH KOOPERATIONSPARTNERN
Der Versuchsaufbau, der im Tiefparterre des alten TU-Physikgebäudes steht, ist eine "Weltneuheit", wie die TU-Physiker stolz betonen. Zum Einsatz in der industriellen Fertigung sind nun weitere Entwick- lungsarbeiten notwendig. "Jetzt brauchen wir Firmen, die bereit sind, aus unserer Forschung einen industriell einsetzbaren Prototy- pen zu bauen", sagt Laser-Professor Eichler. Diese Kooperationspart- ner suchen er und seine Mitarbeiter nun auf der Messe Laser '97, die vom 16. bis 20. Juni in München stattfindet.
René Schönfeldt
Spieglein, Spieglein, ...
Um die Phasenverzerrung in den Griff zu bekommen, nutzen Laser- Spezialisten einen Effekt aus, der bereits seit den 60er Jahren be- kannt ist: die stimulierte Brillouin-Streuung (SBS). Sie entsteht, wenn man Laserlicht in einen Stoff richtet und dieser dann Teile des Strahls genau in die Ursprungsrichtung zurückwirft.
Ist der Effekt stark genug, können die Laser-Entwickler großen Nut- zen daraus ziehen: Durch unerwünschte Brechung im Lasermedium bei hohen Leistungen werden die einfallenden Strahlen störend abgelenkt; durch den SBS-Spiegel werden diese Strahlen in ihrer Richtung exakt umgedreht und in den Laserkristall zurückgeschickt. In diesem Fall passieren die Lichtwellen nochmals den Entstehungsort ihrer Phasen- verzerrung, wo die gleiche Störung, die sie anfangs verzerrte, noch einmal auf sie einwirkt - dieses Mal allerdings in entgegengesetzter Richtung. Ergebnis: Die Störung hebt die Phasenverzerrung beim zwei- ten Durchlauf auf. Gleichzeitig wird die Leistung des Strahls ver- stärkt: Man erhält also einen qualitativ besseren und energiereiche- ren Strahl.
Seit 1987 beschäftigen sich die TU-Wissenschaftler unter Leitung von Professor Hans-Joachim Eichler mit diesen ungewöhnlichen Spiegeln, die unter Fachleuten als "phasenkonjugierende Spiegel" bezeichnet werden. Bisher wurden dafür hauptsächlich Stoffe eingesetzt, die problematische Eigenschaften aufweisen. Der flüssige Schwefelkohlen- stoff ist beispielsweise eine die Umwelt belastende Substanz. Gase sind in der Regel nur unter Hochdruck gute SBS-Spiegel, was im indu- striellen Einsatz zum Risiko werden kann.
Als sichere und gleichzeitig preiswerte Alternative entdeckten die TU-Laserspezialisten Glasfasern. Auch bei ihnen tritt nämlich die stimulierte Brillouin-Streuung auf, die in der optischen Nachrich- tenübertragung bisher aber nur als Störungsursache bekannt war. In Experimenten ermittelten die TU-Forscher seit 1995 geeignete Glasfa- sern, die einen deutlichen SBS-Effekt ermöglichen - und zeigten, daß die dünne Faser sehr gut zum phasenkonjugierenden Spiegel taugt. rs
Weitere Informationen erteilen Ihnen gern Dipl.-Phys. Andreas Haase (Tel. 030/314-22449) und Dr. Bai-ning Liu (Tel. 030/314-24701) vom Optischen Institut der TU Berlin.
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mathematics, Mechanical engineering, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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