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Niedersächsische Lasertechnik goes West

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Kompakter modengekoppelter Faseroszillator zur Strukturierung organischer Solarzellen




Eine speziell auf den Einsatz im Weltraum abgestimmte diodengepumpte Festkörperlaser-Systeme

Ende Januar ist wieder Photonics West-Zeit! Über 1150 Aussteller haben sich zur bedeutendsten US-amerikanischen Photonik-Messe im Moscone Center, San Francisco (Ca) angemeldet. So auch das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), das sich den gut 19 000 erwarteten internationalen Fachbesuchern mit aktuellen Neuigkeiten aus der Abteilung Laserentwicklung präsentieren wird.

Vereinfachte Produktionsprozesse in der Kunststoff-Mikrobearbeitung
Die Gruppe Ultrafast Photonics verfolgt neuartige Konzepte für kompakte modengekoppelte Faseroszillatoren zur Strukturierung organischer Solarzellen. In den USA wird die neueste Entwicklung – ein vollständig faserbasierter Ultrakurzpuls Thulium-Oszillator, der bei einer Wellenlänge um 1.98 µm emittiert - zu sehen sein. Das System arbeitet im Bereich dissipativer Solitonen mit charakteristisch hoher Pulsenergie von 2 nJ (Nanojoule) bei Repetitionsraten von 10 MHz sowie hochgradig gechirpten Ausgangspulsen mit einer Pulsdauer um mehrere 10 Pikosekunden. Die Modenkopplung erfolgt mittels fasergekoppelter, sättigbarer Absorberspiegel.

Der Oszillator dient als Seed-Quelle für Faser-Verstärker, die bei einer Wellenlänge von 2 µm arbeiten. Dieses System wiederum pumpt eine nichtlineare Konversionsstufe, die Strahlung zwischen 3 und 8 µm erzeugt. Das Gesamtsystem, das im Rahmen des EU-Projektes IMPROV (www.fp7project-improv.eu ) realisiert wird, vereinfacht wirkungsvoll die Herstellung organischer Solarzellen für die Photovoltaik, aber auch von organischen Leuchtdioden (OLED) und Dünnschichttransistoren (OTFT) mit deutlich verringerten Flächenverlusten.

Spurensuche mit gepulsten Hochleistungslasern
Die Gruppe Space Technologies (SPT) entwickelt speziell auf den Einsatz im Weltraum abgestimmte diodengepumpte Festkörperlaser-Systeme. Aktuell wird für die von ESA und NASA gemeinsam geplante ExoMars-Mission der Prototyp eines Lasers zum einsatzreifen Flugmodell weiterentwickelt. Der Laser gehört zu den Kernkomponenten des ‚Mars Organic Molecule Analyser‘, kurz MOMA genannt. Mit einer Emissionswellenlänge von 266 nm und einer Laserpulsenergie um 250 µJ wird er zum Nachweis und zur Analyse organischer Materie mittels Laser-Desorptions-Massenspektrometrie (LD-MS) genutzt und soll die Suche nach Lebensspuren auf dem Mars unterstützen. Für die Weltraumtauglichkeit statten die Forscher das Lasersystem mit einem hermetischen Gehäuse, strahlungsharten und ausgasarmen Materialien sowie mit besonderen optischen Beschichtungen aus. Der Laser wird mit Bursts hoher Repetitionsraten von bis zu 100 Hz betrieben. Auf dem Stand gezeigt wird der derzeitige flugnahe Prototyp, der bereits erfolgreich einen Vibrationstest mit bis zu 20facher Erdbeschleunigung überstanden hat.

Das zweite Exponat der Weltraumgruppe ist ein nur 35 g leichter und sehr robuster Laserkopf für die Analyse der Elementverteilung auf Planetenoberflächen, aber auch für terrestrische Materialanalyse unter extrem rauen Umweltbedingungen. Dieses mit hoch-spezialisierter Elektronik ausgestattete LIBS-Lasersystem arbeitet mit einer Wellenlänge von 1053 nm, einer Pulsenergie von > 1 mJ und Pulswiederholraten < 50 Hz. Bei einer Pulsdauer von 2ns werden Strahlqualitäten von (M²) < 1.3 erreicht.

Hochleistungsfaserkomponenten für NIR-Bereich
Zur Faserintegration der heutzutage so gefragten kontinuierlich wie auch gepulst emittierenden Strahlquellen im Wellenlängenbereich zwischen 1 und 2 µm stellt die Gruppe Faseroptik verschiedene Neuentwicklungen vor. Zum einen zwei Pump- und Signalkoppler mit jeweils seitlicher Überkopplung, so dass sie auch für rückwärts gepumpte Aufbauten verwendet werden können, ohne dass schädliche Signalleistung in die Pumpfasern gelangt und zu einer Zerstörung der Pumpdioden führen kann. Ein Koppler kombiniert die Pumpwellenlänge von 795 nm mit einer Signalwellenlänge um 2µm und wird in Thulium-Faserlasern eingesetzt. Der zweite wurde für den Wellenlängenbereich um 1 µm optimiert und kann Pumplicht von 4 verschiedenen Laserdioden mit jeweils einer Rekordleistung von 100 W in eine Signalfaser einkoppeln.

Der neue monomodige Wellenlängen Multiplexer für 1025/1064 nm liegt mit einer spezifizierten Leistungsfestigkeit von über 26 W pro Kanal um Faktor 2 über den am Markt verfügbaren Komponenten. Er ermöglicht kerngepumpte Aufbauten höchster Leistungen im Wellenlängenbereich um 1 µm.

Das LZH ist auf dem deutschen Gemeinschaftsstand, dem mit 418 qm Präsentationsfläche und insgesamt 54 Ausstellern prominentesten Messestand, in Halle Nord zu finden.

Wir heißen Sie herzlich willkommen: German Pavilion / Stand 4601-23!

Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover Tel.: +49 511 2788-151
Fax: +49 511 2788-100
E-Mail: m.botts@lzh.de
http://www.lzh.de

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

Michael Botts | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen: www.lzh.de

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