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Dec 13, 2023

Neuartige Wellenlängen-Faserlaser für industrielle Anwendungen

Hochleistungsfaserlaser (HPFLs), zuerst an der Universität entwickelt

Hochleistungsfaserlaser (HPFLs), die erstmals an der University of Southampton entwickelt wurden, haben bis zur Unkenntlichkeit Fortschritte gemacht. Die Ausgangsleistungen sind in den letzten zwei Jahrzehnten um mehr als vier Größenordnungen gestiegen und erreichen 10 kW in einem einzelnen Strahl. Sie werden häufig in den modernsten Produktionslinien zum Schneiden, Schweißen, 3D-Drucken und Markieren einer Vielzahl von Materialien von Glas bis Stahl eingesetzt. Allerdings sind wir mittlerweile nahe an der maximalen Leistung, die ein einzelner Faserlaser erzeugen kann. Um die Leistung weiter zu steigern, müssen neue Lösungen gefunden werden.

So wie moderne Computer eine große Anzahl von Prozessorkernen anstelle eines einzelnen Hochgeschwindigkeitskerns enthalten, liegt die Zukunft für HPFLs in der Kombination mehrerer Faserlaser. Die erfolgreiche Kombination einer großen Anzahl von Faserlasern würde die Fertigung verändern. Ein solcher Durchbruch könnte die Steuerung aller Lichteigenschaften (wie Wellenlänge, Polarisation, Intensität und Phase) ermöglichen, um dynamisch rekonfigurierbares strukturiertes Licht zu erzeugen, das sich „on the fly“ je nach spezifischer Anwendung ändert.

Ein solcher „digitaler Faserlaser“ würde Großbritannien nicht nur zu einem wohlhabenderen Land machen, sondern es uns auch ermöglichen, uns vor böswilligen Drohnen zu schützen, die nächste Generation effizienter, kompakter Teilchenbeschleuniger zu bauen, Weltraummüll zu beseitigen, Atommüll zu behandeln usw Alles in allem machen wir die Welt zu einem besseren, saubereren, umweltfreundlicheren und sichereren Ort.

Die University of Southampton hat kürzlich 6 Millionen Pfund für die Lösung der Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entwicklung des „digitalen Faserlasers“ erhalten, und Sie werden Teil dieser Teamleistung sein.

Sie werden die Entwicklung von HPFLs in einer Reihe neuartiger Wellenlängen leiten. Das 2-µm-Wellenlängenband (~1850 nm bis ~2100 nm), das grüne Wellenlängenband (~540 nm) und Wellenlängen im UV-Band bieten aufgrund der verbesserten Absorption in einem größeren Bereich das Potenzial für enorme Vorteile für die industrielle Laserbearbeitung von Materialien. Diese Wellenlängen bieten die Aussicht auf eine deutlich höhere Präzision und Effizienz bei der Bearbeitung und dem Schneiden einer Reihe von Materialien wie Polymeren, Verbundwerkstoffen und sogar biologischem Gewebe (z. B. für medizinische Eingriffe). Allerdings ist die Skalierung der durchschnittlichen Leistung in diesen Wellenlängenbereichen bei gleichzeitiger Beibehaltung qualitativ hochwertiger Strahlprofile eine erhebliche Herausforderung.

Sie kombinieren theoretische Modellierung mit experimenteller Arbeit, um eine breite Palette von entscheidenden Durchbrüchen zu demonstrieren, darunter Multi-kW-Tm-Faserlaser mit schmalen Linienbreiten sowie leistungsstarke grüne Wellenlängen- und UV-Laser für die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen für Anwendungen im Bereich erneuerbarer Technologien.

Mindestens ein britischer 2:1-Honours-Abschluss oder ein internationales Äquivalent.

Für britische Studierende fallen Studiengebühren und ein steuerfreies Stipendium von 16.062 £ pro Jahr für bis zu 3,5 Jahre an

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