Faserlasern

Faserlasern sind Laser, deren aktives Medium in Form einer dopierten Glasfaser vorliegt. Typische Dotierungen stammen von seltenen Erden, insbesondere Ytterbium (Yb), Erbium (Er) oder Thulium (Tm) in Silica- oder Fluoridfasern. Die Faser dient als Gain-Medium und Resonatorträger; die Rückkopplung erfolgt meist durch Faser-Bragg-Gitter oder integrierte Spiegel. Die Pumpung erfolgt überwiegend über Hochleistungs-Diodenlaser; häufig wird eine Master-Oscillator Power Amplifier (MOPA) verwendet, bei der ein Seed-Laser Verstärkerstufen treibt. Zur Erhöhung der Pumpleistung kommen Doppel-Clad-Fasern (Double-Clad-Fasern) zum Einsatz, in denen das Signal im Kern geführt wird, während das Pumplicht durch die äußere Cladding injiziert wird.

Typische Wellenlängenbereiche liegen ca. 1 μm (Yb), 1,5–1,6 μm (Er) und 2 μm (Tm). Die Architektur umfasst oft MOPA-Systeme, mehrere Verstärkerstufen und Faser-Bragg-Gitter. Die Faser ermöglicht hohe Strahlqualität und enge Fokussierung, was sie besonders geeignet für präzise Bearbeitungen macht.

Zu den Vorteilen zählen hohe Effizienz, kompakte Bauweise und gute Wärmeableitung. Moderne Faserlaser erreichen Wandlungsgrade im oberen Zehntel bis über 60 Prozent und bieten lange Betriebslebensdauer. Träger und Bauform ermöglichen geringe Divergenz und stabile Strahlführung.

Anwendungsgebiete umfassen Materialbearbeitung (Schneiden, Schweißen, Gravieren), Mikrobearbeitung, medizinische Anwendungen, Laser-Sensorik und wissenschaftliche Forschung.

Herausforderungen betreffen nichtlineare Effekte wie Stimulated Brillouin Scattering (SBS) und Stimulated Raman Scattering (SRS), Modenkopplungs- und Instabilitätsprobleme bei hohen Leistungen sowie Faserbrüche durch Wärmebelastung und Kosten. Dennoch sind Faserlaser heute etablierte Hochleistungslaser in Industrie, Medizin und Forschung.