(re) Diodenlaser, die als Barcode-Scanner oder in DVD-Spielen zum Einsatz kommen, werden wohl bald auch zu einer ganz anderen Verwendung herangezogen. Das MIT Lincoln Laboratoy in Lexington/USA hat diese günstigen und kompakten Laser so weiterentwickelt, dass sie stark genug sind, um mehr als 10 mm dicken Stahl zu trennen oder zu schweissen – und dies effizienter als die bisher verwendeten industriellen Laser.
Ein Diodenlaser ist ein mit elektrischem Strom betriebener Halbleiterlaser, der aus einer oder mehreren Laserdioden besteht. Die Schwierigkeit für die Forscher bei der Entwicklung eines metallschneidenden Diodenlasers war die gegenläufige Abhängigkeit zwischen der Stärke und der Qualität des Strahls: Eine höhere Laserleistung geht einher mit einer reduzierten Strahlqualität. So konnte der Strahl bislang nie die Intensität erlangen, um Metall zu schmelzen. Nun aber hat das MIT Lincoln eine neue Entwicklung kommerzialisiert: Die 4 kW starke Strahlquelle TeraBlade wartet mit der innovativen TeraDiode-Technik auf, die die Strahlen der einzelnen Diodenlaser in einem einzigen Strahl zusammenführt.
Wirkungsgrad liegt bei 40 Prozent
«Die Strahlqualität des TeraBlade ist vergleichbar mit der eines herkömmlichen Industrielasers, beispielsweise eines CO2-Lasers», versichert TeraBlade-Co-Entwickler Robin Huang. «Da aber der TeraBlade ein direkter Diodenlaser ist, besitzt er eine höhere Effizienz und verursacht somit niedrigere Kosten als entsprechende Industrielaser.»
Der TeraBlade nutzt das Licht direkt von den Dioden und spart dadurch Energie. Seine Leistung liegt bei 2600 MW/cm2 und sein Wirkungsgrad bei 40 Prozent, während der Wirkungsgrad eines konventionellen CO2-Lasers bei 15 bis 20 Prozent liegt. Die Teradiode-Technik dürfte vor allem in Ländern wie Deutschland oder Japan Anklang finden, da dort hohe Energiekosten anfallen.
In diesem Frühjahr hat die Belieferung an Panasonic Schweisssysteme in Europa und Japan begonnen, doch werden auch bereits andere weltweit agierende Hersteller laser-basierter Maschinen beliefert. «Unsere Vision ist es, die Laserindustrie zu revolutionieren – und zwar mit der Einführung starker Direkt-Diodenlaser in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen», merkt Robin Huang an.
Lincoln Laboratory Massachusetts Institute of Technology (MIT)
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