Pikosekunden-Faserlaser

Die Auswahl richtet sich nach der erforderlichen Wechselwirkungszeit, der Pulsenergie und der Pulsfolge. FL-PS- und Seed-Modelle liefern Pulse unter 10 ps bei einer festen Wiederholrate, die innerhalb von 20–50 oder 20–60 MHz gewählt wird. Damit eignen sie sich besonders für Prozesse, bei denen eine kurze Pulsdauer und eine hohe Pulsanzahl entscheidend sind. FL-Pico-Modelle liefern Pulse von 50–900 ps bei 266 nm und von 100–900 ps bei den meisten anderen Wellenlängen, mit Wiederholraten von 100 kHz bis 20 MHz. Das längere Pulsfenster bietet mehr Spielraum, um Pulsenergie, Durchsatz und Prozessstabilität auszubalancieren. Ingenieure sollten vor der Wahl der Produktfamilie die zulässige thermische Belastung und die erforderliche Pulsenergie festlegen, anstatt sich nur an der mittleren Leistung zu orientieren.

Die Auswahl der Wellenlänge sollte mit den Absorptionseigenschaften des Zielmaterials oder der Probe beginnen, gefolgt von der Detektorantwort und der Kompatibilität der optischen Komponenten. Die Varianten mit 266, 343 und 355 nm decken Ultraviolett-Anwendungen ab, während Modelle mit 515–540 nm sichtbares grünes Licht für Bildgebung, TCSPC und ausgewählte Bearbeitungsaufgaben bereitstellen. Das 775-nm-Modell adressiert Anforderungen im nahen Infrarot, und die Gruppe von 1030–1080 nm bietet Ausgangsleistungen bis 5 W für LiDAR und Präzisionsbearbeitung. Eine 1550-nm-Option ist verfügbar, wenn dieser Detektionsbereich oder diese Systemarchitektur erforderlich ist. Für die gewählte Wellenlänge muss der vollständige optische Pfad einschließlich Beschichtungen, Strahlführung und Sicherheitsmaßnahmen spezifiziert werden.

Die mittlere Leistung allein definiert nicht, wie stark jeder Puls mit dem Werkstück oder der Probe wechselwirkt. Die Pulsenergie wird berechnet, indem die mittlere Leistung durch die Wiederholrate geteilt wird, während sich die ungefähre Spitzenleistung aus der Pulsenergie geteilt durch die Pulsdauer ergibt. Niedrigere Wiederholraten können daher bei gleicher mittlerer Leistung mehr Energie pro Puls liefern, die verfügbare Ausgangsleistung kann jedoch je nach Frequenz und Spitzenleistungsklasse variieren. Bei mehreren Ultraviolett- und sichtbaren Varianten ist die Ausgangsleistung bei einer bestimmten Messfrequenz angegeben, zum Beispiel bei 1 oder 5 MHz. Prozessversuche sollten daher die vorgesehene Wiederholrate, Pulsdauer und Leistung gemeinsam berücksichtigen, anstatt sie als voneinander unabhängige Maximalwerte zu behandeln.

Ausgewählte Konfigurationen mit 1030, 1064 und 1550 nm verwenden einen FC/APC-Faseranschluss mit einer Standardfaser von 1 m, während für die Integration im Freistrahlbetrieb ein kollimierter Ausgang spezifiziert werden kann. Ein kollimierter Strahl von 4 ±1 mm ist bei ausgewählten FL-Pico-Nahinfrarotmodellen verfügbar, und wo angegeben, können PVC- oder optionale Metallfaser-Ummantelungen gewählt werden. Umgewandelte Ultraviolett- und sichtbare Konfigurationen nutzen separate Harmonische-Sektionen und spezifizieren üblicherweise Strahlhöhen von 30 oder 40 mm. Die Grenzwerte für die Strahlqualität reichen je nach Wellenlänge und Leistungsklasse von M² <1,1 bis <2. Auch die Polarisation muss festgelegt werden, da Nahinfrarotmodelle zufällig oder >15 dB sein können, während umgewandelte Wellenlängen normalerweise einen horizontalen Ausgang von >15 dB verwenden und bei ausgewählten Varianten eine vertikale Polarisation verfügbar ist.

Planen Sie die thermische und elektrische Integration anhand der gewählten Wellenlänge und Leistungsklasse. Die meisten Varianten arbeiten im Bereich von 15–35 °C und werden luftgekühlt, während innerhalb der breiteren Serie auch Wasserkühlung verfügbar ist. Das Gehäuse benötigt daher einen freien Luftstrom oder die angegebene Flüssigkeitskühlung. Die meisten Konfigurationen arbeiten mit 12 V DC bei 11,5 A, FL-1070-Pico ist für 24 V DC ausgelegt, und viele Modelle können mit einer optionalen 100–240 V AC-Strom­versorgung kombiniert werden. Die Aufwärmzeit liegt unter 15 Minuten, daher sollten Leistungsprüfungen erst nach der thermischen Stabilisierung erfolgen. In der Praxis empfiehlt es sich, elektrische Reserven einzuplanen, die Abwärme zu beherrschen und die genaue Kühlschnittstelle zu bestätigen, bevor der Schaltschrank final ausgelegt wird.

Die Leistungsstabilität sollte als garantierter Konfigurationsparameter festgelegt und nicht allein aus der Modellfamilie abgeleitet werden. Die verfügbaren RMS-Grenzwerte reichen von unter 0,5 % bis unter 5 %, wobei die erreichbare Klasse von Wellenlänge, Leistungsniveau und Laserkonfiguration abhängt. Die Stabilität wird in der Regel über einen Zeitraum von vier Stunden definiert, bei vielen Varianten unter einer Umgebungsbedingung von ±3 °C. Dadurch sind Umgebungsregelung, Aufwärmphase und mechanische Entkopplung entscheidend, um nach der Installation reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Ingenieure sollten die erforderliche Stabilitätsklasse, Messdauer, Betriebsleistung und Grenzwerte für die Umgebungstemperatur in der Beschaffungsspezifikation festhalten, damit die gelieferte Konfiguration anhand der tatsächlichen Einsatzbedingungen bewertet werden kann.

Legen Sie Wellenlänge, Durchschnittsleistung, Pulsdauer, Wiederholrate, Ausgangsschnittstelle und Polarisation fest, bevor Sie eine endgültige Artikelnummer auswählen. FL-PS-Modelle arbeiten in der Regel mit einer festen Wiederholrate innerhalb des angegebenen MHz-Bereichs bei einer typischen Genauigkeit von ±1 MHz, während FL-Pico-Modelle je nach Version einen festen oder variablen Betrieb unterstützen können. Ausgewählte PS- und Seed-Modelle lassen sich für Pulse von 5–30 ps konfigurieren, und das 266-nm-Pico-Modell ist als kunden­spezifische Option mit unter 50 ps erhältlich. Faserlänge, Fasermantel, kollimierter Ausgang, vertikale Polarisation und Steuerungsschnittstellen sind bei ausgewählten Modellen ebenfalls konfigurierbar. Die vollständige Dokumentation des Betriebspunkts verhindert, dass ein nominell kompatibler Laser mit ungeeigneter Frequenz, ungeeignetem Strahlformat oder ungeeigneter Steuerungsausführung geliefert wird.