Düsseldorf 2007 – scientific programme

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 3: Festkörperlaser I

Q 3.1: Talk

Monday, March 19, 2007, 10:30–10:45, 5K

Entwicklung eines kompakten und leistungsstarken Zündlasers für Verbrennungsmotoren — •Johannes Tauer, Heinrich Kofler, Georg Tartar und Ernst Wintner — Institut für Photonik, TU Wien, Österreich

Die seit mittlerweile über 100 Jahren verwendete Funkenzündung behindert die Optimierung der Verbrennungskraftmaschine zunehmend, da diese unter den geforderten Motorbedingungen (hohe Drücke - magere Kraftstoffgemische) nur noch erschwert funktioniert. Einen vielversprechenden Ausweg aus dieser Problematik stellt die Laserzündung dar. Eine hohe Zündfähigkeit magerer Gemische sowie die freie Wahl des Zündortes im Brennraum sprechen für deren Anwendung, wobei die benötigten Pulsenergien bei Pulsdauern unter 10 ns im Bereich von 5-10 mJ liegen. Konventionelle Lasersysteme, die diesen Anforderungen entsprechen, sind wegen ihrer Anschaffungskosten und Baugrößen nicht einsetzbar. Daher wurde die Entwicklung eines kompakten und leistungsstarken Lasersystems unternommen. Aufgrund der kompakten und robusten Ausführung wurde das Konzept eines longitudinal diodengepumpten und passiv gütegeschalteten Festkörperlasers verfolgt. Das Lasermedium (Nd:YAG) wurde mit einer 300W Diode gepumpt. Als sättigbarer Absorber kam Cr4+:YAG zum Einsatz. Der optimale Betriebspunkt des Lasersystems hängt im wesentlichem von der Reflektivität des Auskoppelspiegels und der Anfangstransmission des Absorbers ab. Bisweilen konnten Pulsenergien von über 10 mJ, Pulsdauern unter 1,5 ns und optische Wirkungsgrade von mehr als 9 % erreicht werden.