04/08/2016
Door Ad Spijkers
Het onderzoeksproject DiaRaman wil nieuwe golflengtebereiken voor hoog vermogen lasers ontsluiten. Als versterkermedium dienen diamant-monokristallen. Projectleiders zijn Toptica en het VDI Technologiezentrum.
Voor veel potentiële toepassingen van de lasertechniek zijn voor het proces geoptimaliseerde golflengten van belang. Vaak zijn er in het relevante spectrale bereik echter geen actieve materialen voor versterking tot voldoende vermogen beschikbaar. Het project DiaRaman richt zich op deze problematiek. Het consortium beoogt het gebruik van Raman-versterking voor het ontsluiten van nieuwe golflengtebereiken in de hoogvermogensklasse.
Door de thermo-optische beperkingen van gangbare Raman-laser wordt diamant als nieuw versterkingsmedium gebruikt. Door zijn excellente thermische eigenschappen, transparantie over een grote bandbreedte en hoge Raman-verschuiving en –versterking is diamant in het bijzonder in het midden-infrarood maar ook bij kleinere golflengten en in het algemeen in het hoogvermogenbereik zeer goed te gebruiken.
Het gebruik van fiberlasers als pompbron maakt enerzijds kleine focussen en daarmee een hoge Raman-versterking, anderzijds verhoogde ruimtelijke en spectrale flexibiliteit van het totale systeem mogelijk.
Toepassing
Primair moeten fiberlasers op basis van Ytterbium en Thulium als pompbronnen worden gebruikt. Hiermee kunnen golflengtebereiken worden ingesteld, die voor industriële partners van concreet belang zijn. Zo is de op diamant gebaseerde versterking bij 1178 nm met aansluitende frequentieverdubbeling voor het bereiken van nieuwe vermogensrecords voor de frequentie van de Natrium D-lijn, onderdeel van het project. Deze laser wordt speciaal in de astronomie gebruikt voor de zogeheten ‘laser guide star’ voor de verbetering van op de aarde geplaatste telescopen in de astronomie en voor de bewaking van ruimteafval.
In het midden infrarood moet eerst een op een fiberlaser gebaseerde pompbron van meer dan 2,2 µm golflengte voor Raman-verschuiving van een Thulium fiberlaser worden gerealiseerd. Hiermee wordt door frequentieomzetting in de diamant Raman-laser de opwekking van maximaal vermogen rond 3 µm golflengte voor (micro-)chirurgische toepassingen nagestreefd.
Verder kan de pompbron ook direct worden gebruikt voor de materiaalbewerking van kunststof, met name Polyvinylbutyral (PVB) in samengesteld veiligheidsglas. Deze toepassing wordt onderzoekt om de nauwkeurigheid van vrije vorm glasproducten te verbeteren door PVB-lagen door het omliggende glas heen met een laser te bewerken.
Partners
Onder leiding van Toptica wordt het project uitgevoerd door Lisa Laser Products, het Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), Hegla en Layertec. Als geassocieerde partners ondersteunen de European Southern Observatory (ESO) en de neurochirurgische kliniek van de Universitätsmedizin Göttingen het project als potentiële gebruikers van de laserdemonstratoren door het opstellen van eisenprofielen en gebruikstesten. Het DiaRaman-project wordt gesubsidieerd door het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), dat het VDI Technologiezentrum heeft aangesteld als verantwoordelijke projectleider.