Lasereffektoren großer Reichweite



Komponenten eines Lasereffektors
unten: Strahlungsquelle (Wirklaser)
oben: Strahlformung und -führung

Fokussierte Laserstrahlung ist über kürzere Distanzen ein etabliertes Werkzeug für viele Anwendungen wie zum Beispiel in der Lasermaterialbearbeitung und in der Medizin. Mit Laserquellen hoher Leistung und hoher Strahlqualität ist auch die Übertragung und Fokussierung von Strahlungsenergie über große Entfernungen möglich. Die Ausrichtung des Laserstrahls kann dabei einfach und sehr schnell durch das Verkippen und Verdrehen eines Spiegels gesteuert werden. Damit eignen sich solche Lasereffektoren großer Reichweite besonders für die Beaufschlagung schnell bewegter Objekte mit Laserstrahlung.

Diese Eigenschaften erschließen eine Vielzahl von Anwendungen. Ein Beispiel ist die Leistungsübertragung mittels Strahlung zur Energieversorgung – etwa für solarzellenbetriebene unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), die dann auch nachts eingesetzt werden könnten. Auch Satelliten könnten so mit Energie versorgt werden, um die Degradation der Solarzellen zu kompensieren und dadurch die Einsatzdauer wesentlich zu erhöhen.

Eine wichtige sicherheitstechnische Anwendung für Lasereffektoren großer Reichweite ist der Schutz von Einrichtungen gegen Beschuss mit Mörsergranaten und Raketen oder auch der Schutz von Flugzeugen in der Start- oder Landephase gegen Boden-Luft-Raketen.

Die Strahlformung und -führung ist eine wesentliche Komponente eines solchen Systems. Sie muss sowohl eine optimale Fokussierung des Strahls auf das Ziel als auch die Nachführung des Strahls auf das Ziel gewährleisten – und zwar auch dann, wenn die Ausbreitung durch die Atmosphäre zu deutlichen Störungen in der Strahllage und im Strahlprofil führt.

Hierzu werden am Institut für Technische Physik Methoden für die Zielverfolgung und für die Kompensation der atmosphärischen Störungen entwickelt. Diese Methoden werden auf einer Freistrahlstrecke getestet.

An die Strahlquelle für Lasereffektoren großer Reichweite ergeben sich spezifische Anforderungen:
• Die Emissionswellenlänge muss außerhalb der atmosphärischen Absorptionen liegen.
• Die Strahlqualität muss zur optimalen Fokussierbarkeit sehr hoch sein.
• Das Effektorsystem soll kompakt und effizient sein.

Diodengepumpte Festkörperlaser - insbesondere Slab-Laser, Faserlaser und Scheibenlaser - gelten nach heutigem Stand der Technik als die hierfür am besten geeigneten Strahlquellen. Faserlaser bieten derzeit die höchsten Ausgangsleistungen mit exzellenter Strahlqualität, jedoch ist die maximale Ausgangsleistung einer einzelnen Faser limitiert.

Aktuelle Forschungen am Institut für Technische Physik konzentrieren sich bei den Strahlquellen auf die Entwicklung kompakter Hochleistungsscheibenlaser und auf Konzepte zur Kopplung vieler Laserquellen.


 


Kontakt
Jochen Speiser
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Physik
, Festkörperlaser
Tel: +49 711 6862-451

Fax: +49 711 6862-715

E-Mail: Jochen.Speiser@dlr.de
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