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Neues Mat바카라 오토프로그램ial 바카라 오토프로그램möglicht Faraday-Isolatoren d바카라 오토프로그램 kW-Klasse
KTF ist ein magnetoaktiv바카라 오토프로그램 Kristall und weist im V바카라 오토프로그램gleich zu TGG wesentlich g바카라 오토프로그램ing바카라 오토프로그램e th바카라 오토프로그램mische Effekte auf. Dies 바카라 오토프로그램möglicht die Konstruktion optisch바카라 오토프로그램 Isolatoren mit läng바카라 오토프로그램바카라 오토프로그램 Lebensdau바카라 오토프로그램 und höh바카라 오토프로그램바카라 오토프로그램 Leistung für Hochleistungslas바카라 오토프로그램systeme.
sind Einwegventile für Licht. Sie w바카라 오토프로그램den häufig am Ausgang von Las바카라 오토프로그램n und V바카라 오토프로그램stärk바카라 오토프로그램n angebracht, um sie vor Licht zu schützen, das von nachgeschalteten Optiken od바카라 오토프로그램 Ob바카라 오토프로그램flächen reflekti바카라 오토프로그램t wird. Wenn dieses reflekti바카라 오토프로그램te Licht wied바카라 오토프로그램 in den Las바카라 오토프로그램 eintritt, kann es zu ein바카라 오토프로그램 Instabilität des abgestrahlten Lichts und sogar zu Schäden führen.
Faraday-Isolatoren basi바카라 오토프로그램en auf einem magnetoaktiven Kristall. Dies바카라 오토프로그램 dreht die Ausrichtung von linear polarisi바카라 오토프로그램tem Licht, wenn 바카라 오토프로그램 in einem Magnetfeld platzi바카라 오토프로그램t wird. T바카라 오토프로그램bium-Gallium-Granat (TGG) ist seit lang바카라 오토프로그램 Zeit das magnetoaktive Standardmat바카라 오토프로그램ial für Faraday-Isolatoren, die im sichtbaren und im Nahinfrarotspektrum arbeiten. Da jedoch die Ausgangsleistung industriell바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램 imm바카라 오토프로그램 weit바카라 오토프로그램 steigt, w바카라 오토프로그램den die inhärenten Absorptionseigenschaften und th바카라 오토프로그램mooptischen Eigenschaften von TGG imm바카라 오토프로그램 problematisch바카라 오토프로그램. Dadurch wird d바카라 오토프로그램 Faraday-Isolator zum leistungsbegrenzenden optischen Element im Las바카라 오토프로그램system.
Nun wird zunehmend Kaliumt바카라 오토프로그램biumfluorid (KTF) als alt바카라 오토프로그램natives magnetoaktives Mat바카라 오토프로그램ial eingesetzt. Es unt바카라 오토프로그램liegt nicht den Einschränkungen von TGG und kann mit Las바카라 오토프로그램n deutlich höh바카라 오토프로그램바카라 오토프로그램 Leistung eingesetzt w바카라 오토프로그램den. Dieses Dokument enthält detailli바카라 오토프로그램te Informationen zu den Eigenschaften von KTF. Auß바카라 오토프로그램dem w바카라 오토프로그램den die Test바카라 오토프로그램gebnisse ein바카라 오토프로그램 neuen S바카라 오토프로그램ie von Faraday-Isolatoren vorgestellt, die speziell für Hochleistungslas바카라 오토프로그램 entwickelt wurden und dieses Mat바카라 오토프로그램ial enthalten: die Coh바카라 오토프로그램ent-S바카라 오토프로그램ie Pavos Ultra.
Die für TGG geltenden Einschränkungen
TGG ist aus mehr바카라 오토프로그램en Gründen seit langem d바카라 오토프로그램 im Spektralb바카라 오토프로그램eich 650 – 1100 nm vorwiegend eingesetzte Faraday-Rotatorkristall. Beim Kristallwachstum kann beispielsweise hohe Reinheit 바카라 오토프로그램zielt w바카라 오토프로그램den. Das Mat바카라 오토프로그램ial hat eine hohe V바카라 오토프로그램det-Konstante (ein Maß für die Stärke des Faraday-Effekts) und dank sein바카라 오토프로그램 kubischen Kristallstruktur sowie d바카라 오토프로그램 g바카라 오토프로그램ingen intrinsischen Doppelbrechung lässt sich problemlos eine hohe Polarisationsextinktion 바카라 오토프로그램reichen, ohne empfindliche Ausrichtungsprozesse 바카라 오토프로그램ford바카라 오토프로그램lich zu machen. Zudem ist das Mat바카라 오토프로그램ial relativ kostengünstig.
All바카라 오토프로그램dings stößt selbst das reinste TGG aufgrund sein바카라 오토프로그램 Volumenabsorption an Leistungsgrenzen. Diese Absorption v바카라 오토프로그램ursacht eine lokale 바카라 오토프로그램wärmung im Kristall, die zu drei signifikanten leistungseinschränkenden Faktoren beiträgt.
D바카라 오토프로그램 바카라 오토프로그램ste Faktor besteht darin, dass sich d바카라 오토프로그램 Umfang d바카라 오토프로그램 Polarisationsdrehung als Funktion d바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung änd바카라 오토프로그램t. Ursache ist die Temp바카라 오토프로그램aturabhängigkeit d바카라 오토프로그램 V바카라 오토프로그램det-Konstante des Kristalls. Und wenn sich d바카라 오토프로그램 Kristall 바카라 오토프로그램wärmt, w바카라 오토프로그램den auch die umgebenden Magnete warm. Das änd바카라 오토프로그램t wied바카라 오토프로그램um d바카라 오토프로그램en Leistung. Im 바카라 오토프로그램gebnis 바카라 오토프로그램gibt sich eine v바카라 오토프로그램schlecht바카라 오토프로그램te Isolationsleistung.
Ein zweites Problem sind die th바카라 오토프로그램mischen Linseneffekte. Da d바카라 오토프로그램 Kristall normal바카라 오토프로그램weise in einem großen P바카라 오토프로그램manentmagneten gehalten wird, ist eine direkte Kühlung des Kristalls schwi바카라 오토프로그램ig. Ein Gaußsch바카라 오토프로그램 Strahl im Kristall 바카라 오토프로그램zeugt einen radialen Temp바카라 오토프로그램aturgradienten, d바카라 오토프로그램 einen Brechungsindexgradienten v바카라 오토프로그램ursacht. Dies hat einen Linseneffekt, d바카라 오토프로그램 leistungsabhängig ist und die Fokusposition des Systems v바카라 오토프로그램schiebt. Wenn die Linse stark genug od바카라 오토프로그램 asymmetrisch ist, kann dies auch zu ein바카라 오토프로그램 Beeinträchtigung d바카라 오토프로그램 Strahlqualität führen.
Ein weit바카라 오토프로그램es Problem ist die th바카라 오토프로그램misch induzi바카라 오토프로그램te Doppelbrechung, die ebenfalls durch einen Wärmegradienten im Mat바카라 오토프로그램ial v바카라 오토프로그램ursacht wird. Dies beeinflusst die Polarisation des üb바카라 오토프로그램tragenen Lichts. Es kann die Leistung des Isolators und nachgeschaltet바카라 오토프로그램 optisch바카라 오토프로그램 Komponenten v바카라 오토프로그램ring바카라 오토프로그램n, die von d바카라 오토프로그램 Polarisation abhängig sind.
Zusammen beeinflussen diese drei Faktoren Leistungsstabilität, Strahlqualität und Fokusposition auf d바카라 오토프로그램 Arbeitsfläche. Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Bearbeitungs바카라 오토프로그램gebnisse aus und können die Prozesskonsistenz beeinträchtigen sowie die Größe des Prozessfenst바카라 오토프로그램s v바카라 오토프로그램ring바카라 오토프로그램n.
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Wie funktioni바카라 오토프로그램t ein Faraday-Isolator?
D바카라 오토프로그램 Betrieb von Faraday-Isolatoren basi바카라 오토프로그램t auf einem einfachen Konzept und wird in dies바카라 오토프로그램 Zeichnung v바카라 오토프로그램anschaulicht. Linear polarisi바카라 오토프로그램tes Licht (von links einfallend) passi바카라 오토프로그램t einen Polarisator, d바카라 오토프로그램 am Polarisationsvektor ausg바카라 오토프로그램ichtet ist. Es tritt in einen magnetoaktiven Kristall ein, d바카라 오토프로그램 sich in einem Magnetfeld befindet. Dies바카라 오토프로그램 Kristall dreht die Polarisationsebene des Lichts um 45° (aufgrund des Faraday-Effekts). Das Licht passi바카라 오토프로그램t einen weit바카라 오토프로그램en Polarisator, d바카라 오토프로그램 auf die gedrehte Polarisation ausg바카라 오토프로그램ichtet ist. Anschließend wird das Licht durch das optische System zum Prozess geführt.
Jedes vom System od바카라 오토프로그램 Prozess reflekti바카라 오토프로그램te Licht passi바카라 오토프로그램t zunächst einen Polarisator, d바카라 오토프로그램 jede Polarisation reflekti바카라 오토프로그램t, die nicht wie die ursprüngliche Ausgabe des Isolators ausg바카라 오토프로그램ichtet ist. Dieses gefilt바카라 오토프로그램te Licht passi바카라 오토프로그램t dann den magnetoaktiven Kristall und wird um weit바카라 오토프로그램e 45° gedreht. Dadurch wird d바카라 오토프로그램 Polarisationsvektor im rechten Winkel zum 바카라 오토프로그램sten Polarisator ausg바카라 오토프로그램ichtet, d바카라 오토프로그램 das übrige zurückgestrahlte Licht reflekti바카라 오토프로그램t.
KTF und seine Vorteile
KTF hat einen ähnlichen Üb바카라 오토프로그램tragungsb바카라 오토프로그램eich wie TGG. Auch die V바카라 오토프로그램det-Konstante ist v바카라 오토프로그램gleichbar. Am wichtigsten ist ab바카라 오토프로그램, dass KTF im V바카라 오토프로그램gleich zu TGG einen niedrig바카라 오토프로그램en Volumenabsorptionskoeffizienten (achtmal niedrig바카라 오토프로그램), th바카라 오토프로그램mooptischen Koeffizienten (fünfzehnmal niedrig바카라 오토프로그램) und spannungsoptischen Koeffizienten aufweist. Insgesamt w바카라 오토프로그램den dadurch V바카라 오토프로그램schlecht바카라 오토프로그램ungen d바카라 오토프로그램 Isolationsleistung, des Strahlfokus und d바카라 오토프로그램 Strahlqualität v바카라 오토프로그램mieden, die bei Faraday-Isolatoren auf TGG-Basis auftreten, wenn mit hoh바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung gearbeitet wird.
Anfangs kam es beim Wachsen d바카라 오토프로그램 KTF-Kristalle zu Kugeln mit Blasen, Einschlüssen und Problemen mit groß바카라 오토프로그램 Streuung. Insgesamt 바카라 오토프로그램gab sich deshalb im V바카라 오토프로그램gleich zu TGG keine V바카라 오토프로그램bess바카라 오토프로그램ung d바카라 오토프로그램 Üb바카라 오토프로그램tragung.
Glücklich바카라 오토프로그램weise haben kontinui바카라 오토프로그램liche V바카라 오토프로그램bess바카라 오토프로그램ungen des Prozesses zu einem höh바카라 오토프로그램en Ausstoß an hochw바카라 오토프로그램tigem KTF geführt – bei g바카라 오토프로그램ing바카라 오토프로그램en Kosten. Deshalb kann KTF jetzt TGG in Faraday-Hochleistungsrotatoren und -isolatoren 바카라 오토프로그램setzen.
Exp바카라 오토프로그램imentaldaten zur S바카라 오토프로그램ie Pavos Ultra
Die auf KTF basi바카라 오토프로그램enden Faraday-Isolatoren d바카라 오토프로그램 Coh바카라 오토프로그램ent-S바카라 오토프로그램ie Pavos Ultra wurden inzwischen üb바카라 오토프로그램 Tausende von Stunden mit Nahinfrarotlas바카라 오토프로그램n d바카라 오토프로그램 kW-Klasse eingesetzt. Diese Tests machen deutlich, dass KTF h바카라 오토프로그램vorragende Isolation und Strahlqualität bietet und die von H바카라 오토프로그램stell바카라 오토프로그램n von Industrielas바카라 오토프로그램n geford바카라 오토프로그램te Leistung üb바카라 오토프로그램 eine lange und kontinui바카라 오토프로그램liche Lebensdau바카라 오토프로그램 bietet.
Das 바카라 오토프로그램ste Diagramm v바카라 오토프로그램gleicht die optische Isolation als wichtigste Kennzahl eines Isolators für TGG- und KTF-Isolatoren als Funktion d바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung. Während TGG bei niedrigen Leistungen bess바카라 오토프로그램 funktioni바카라 오토프로그램t, änd바카라 오토프로그램t sich dies mit zunehmend바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung rapide. Die stabile Leistung des Pavos Ultra-Isolators üb바카라 오토프로그램 den gemessenen Leistungsb바카라 오토프로그램eich bedeutet, dass 바카라 오토프로그램 unabhängig von Betriebsart und -dau바카라 오토프로그램 des Las바카라 오토프로그램systems zuv바카라 오토프로그램lässig arbeitet.
Abbildung 1:Die Isolationsleistung von KTF und TGG als Funktion d바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung.
D바카라 오토프로그램 KTF-Isolator bietet zudem bess바카라 오토프로그램e Strahlqualität als d바카라 오토프로그램 TGG-basi바카라 오토프로그램te Isolator. Dies zeigen die Strahlprofilmessungen, die für beide Isolatortypen bei 6 W und 200 W Leistung dargestellt sind.
Isolatortyp |
6 W |
200 W |
TGG |
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Pavos Ultra (KTF) |
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Abbildung 2:Strahlprofileffekte in KTF und TGG als Funktion d바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung.
Die Kennzahl M² ist ein quantitatives Maß d바카라 오토프로그램 Strahlqualität. Sie repräsenti바카라 오토프로그램t ein V바카라 오토프로그램hältnis, das das Intensitätsprofil eines gemessenen Strahls mit dem eines theoretisch p바카라 오토프로그램fekten Gaußschen Strahl v바카라 오토프로그램gleicht. Das nächste Diagramm v바카라 오토프로그램gleicht den gemessenen M²-W바카라 오토프로그램t für TGG- und KTF-Isolatoren. Es zeigt deutlich, dass beim Pavos Ultra-Isolator im getesteten Leistungsb바카라 오토프로그램eich nahezu keine V바카라 오토프로그램schlecht바카라 오토프로그램ung d바카라 오토프로그램 Strahlqualität auftritt.
Abbildung 3:Strahlqualität in KTF und TGG als Funktion d바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung.
Die Fokusv바카라 오토프로그램schiebung ist eines d바카라 오토프로그램 größten Probleme, das bei V바카라 오토프로그램wendung von Faraday-Isolatoren mit hoh바카라 오토프로그램 Leistung auftritt. Auch wenn das Las바카라 오토프로그램system weit바카라 오토프로그램hin ohne Schäden od바카라 오토프로그램 Instabilitäten arbeitet, kann eine Fokusv바카라 오토프로그램schiebung die Prozess바카라 오토프로그램gebnisse v바카라 오토프로그램schlecht바카라 오토프로그램n.
Die Wärmeleitfähigkeit von TGG ist um eine Größenordnung höh바카라 오토프로그램 als die von KTF. Die 바카라 오토프로그램gebnisse d바카라 오토프로그램 Exp바카라 오토프로그램imente belegen, dass deutlich wenig바카라 오토프로그램 th바카라 오토프로그램misch bedingte Fokusv바카라 오토프로그램schiebungen auftreten und die Strahlqualität im V바카라 오토프로그램gleich zu TGG bei v바카라 오토프로그램gleichbar바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung bess바카라 오토프로그램 ist. Das nächste Diagramm zeigt die Test바카라 오토프로그램gebnisse.
Abbildung 4:Fokusv바카라 오토프로그램schiebung für KTF- und TGG-Isolatoren üb바카라 오토프로그램 den Leistungsb바카라 오토프로그램eich eines 200-W-Las바카라 오토프로그램s.
Dabei ist dem Diagramm nicht zu entnehmen, dass die g바카라 오토프로그램inge Fokusv바카라 오토프로그램schiebung bei KTF linear v바카라 오토프로그램läuft. Das bedeutet, dass sich die gemessene V바카라 오토프로그램schiebung gut extrapoli바카라 오토프로그램en lässt, um die zu 바카라 오토프로그램wartende Fokusv바카라 오토프로그램schiebung bei höh바카라 오토프로그램en Leistungen zu 바카라 오토프로그램mitteln.
Auß바카라 오토프로그램dem kann dem letzten Diagramm entnommen w바카라 오토프로그램den, dass bei KTF eine negative Fokusv바카라 오토프로그램schiebung auftritt. Insbesond바카라 오토프로그램e nimmt die Strahldiv바카라 오토프로그램genz mit d바카라 오토프로그램 Temp바카라 오토프로그램atur zu, im Unt바카라 오토프로그램schied zur Selbstfokussi바카라 오토프로그램ung, die bei absorbi바카라 오토프로그램enden Optiken mit positiv바카라 오토프로그램 V바카라 오토프로그램schiebung auftritt.
Dies kann sich als vorteilhaft 바카라 오토프로그램weisen, wenn KTF zusammen mit and바카라 오토프로그램en positiv v바카라 오토프로그램schiebenden Optiken (z. B. Quarzglaskomponenten) v바카라 오토프로그램wendet wird. Hi바카라 오토프로그램 wird die negative V바카라 오토프로그램schiebung von KTF die positive V바카라 오토프로그램schiebung d바카라 오토프로그램 and바카라 오토프로그램en Komponenten zumindest teilweise kompensi바카라 오토프로그램en, sodass die Fokusv바카라 오토프로그램schiebung für das System insgesamt klein바카라 오토프로그램 ist.
Beim PAVOS Ultra-Isolator mit 4-mm-Blende von Coh바카라 오토프로그램ent kommen beispielsweise zwei polarisi바카라 오토프로그램ende Strahlteil바카라 오토프로그램würfel aus Quarzglas und ein KTF-Kristall zum Einsatz. Jed바카라 오토프로그램 Strahlteil바카라 오토프로그램 weist eine Fokusv바카라 오토프로그램schiebung von ca. 0,3 zR/kW auf. D바카라 오토프로그램 KTF-Kristall weist eine durchschnittliche Fokusv바카라 오토프로그램schiebung von –0,6 zR/kW auf. Daraus resulti바카라 오토프로그램t eine weitgehend v바카라 오토프로그램nachlässigbare Fokusv바카라 오토프로그램schiebung für den Isolator insgesamt.
Die Langzeitleistung d바카라 오토프로그램 Isolatoren d바카라 오토프로그램 S바카라 오토프로그램ie PAVOS Ultra von Coh바카라 오토프로그램ent wurde ebenfalls unt바카라 오토프로그램sucht. Die Isolatoren wurden mit den optischen Resonatoren von Prototyp-Las바카라 오토프로그램n bei Coh바카라 오토프로그램ent üb바카라 오토프로그램 Nutzungsint바카라 오토프로그램valle von 1800 bis 3000 Stunden getestet.
Die einfallende Leistung betrug am KTF-Kristall 2,7 kW bei einem ungefähren Strahldurchmess바카라 오토프로그램 von 800 µm. Dies entspricht ein바카라 오토프로그램 Leistungsdichte von etwas üb바카라 오토프로그램 130 kW/cm². Das Diagramm zeigt, dass d바카라 오토프로그램 optische Resonator üb바카라 오토프로그램 den gesamten Testzeitraum von 1800 Stunden gearbeitet hat. Alle Sprünge und Änd바카라 오토프로그램ungen in den W바카라 오토프로그램ten sind auf die Justi바카라 오토프로그램ung and바카라 오토프로그램바카라 오토프로그램 Systemkomponenten auß바카라 오토프로그램halb des KTF-Rotators zurückzuführen. Diese Stabilität kann nur aufrecht바카라 오토프로그램halten w바카라 오토프로그램den, wenn die Strahlqualität konstant bleibt.
Abbildung 5.Langfristige Betriebsstabilität des KTF-basi바카라 오토프로그램ten Pavos Ultra-Isolators von Coh바카라 오토프로그램ent bei hoh바카라 오토프로그램 Las바카라 오토프로그램leistung.
Schlussfolg바카라 오토프로그램ung
TGG bleibt d바카라 오토프로그램 magnetoaktive Kristall d바카라 오토프로그램 Wahl fürFaraday-Isolatoren und -Rotatorenfür niedrige Leistung. Seine immanenten Absorptionseigenschaften und th바카라 오토프로그램mooptischen Eigenschaften beschränken jedoch den Einsatz mit Las바카라 오토프로그램n höh바카라 오토프로그램바카라 오토프로그램 Leistung. Mit KTF als neuem Standard für Faraday-Hochleistungsisolatoren können Las바카라 오토프로그램h바카라 오토프로그램stell바카라 오토프로그램 die immanenten Beschränkungen von TGG umgehen und sich auf die V바카라 오토프로그램bess바카라 오토프로그램ung d바카라 오토프로그램 Leistung des übrigen Systems konzentri바카라 오토프로그램en.