Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grünes Licht vom Laser

27.06.2012
Konstanzer Physiker und die Firma Trumpf Laser schaffen erneuten Laser-Weltrekord

Bei der Impulsenergie waren sie zuvor bereits Weltmeister, jetzt haben sie auch im Bereich Ausgangsleistung die Spitze erreicht: Im Zentrum für Angewandte Photonik (CAP) an der Universität Konstanz, und da speziell in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Thomas Dekorsy, wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Trumpf Laser GmbH + Co. KG ein Laser weiterentwickelt, mit dem die beiden Kooperationspartner bereits vor vier Jahren Rekorde gebrochen haben.

Nun konnte die Ausgangsleistung auf 145 Watt und die Impulsenergie auf 41 Mikrojoule gesteigert werden. Mit dieser Weiterentwicklung könnte – neben dem Einsatz in der Grundlagenforschung – unter anderem auch die Solarzellenherstellung weiter optimiert werden. Die Ergebnisse wurden bei der Open-Access-Zeitschrift „Optics Express“ veröffentlicht.

Der Laser sendet Impulse aus, die die Dauer einer Pikosekunde haben, das sind 10^-12 Sekunden. In dieser kurzen Zeitspanne legt ein Überschallflugzeug das Tausendstel eines Haardurchmessers zurück. Der neue Laser mit 145 Watt Ausgangsleistung ermöglicht eine verbesserte Frequenzkonversion. Wenn ein Pikosekunden-Laserimpuls mit dieser Leistung und der Wellenlänge eines Mikrometers, das sind 10^-6 Meter, durch einen nichtlinear-optischen Kristall geschickt wird, wird die Wellenlänge halbiert oder die Frequenz verdoppelt. Aus dem Kristall tritt – anstatt des anfänglichen unsichtbaren Lichts – grünes Licht, das immer noch fast 100 Watt Leistung besitzt. Möglich ist sogar, durch einen weiteren Kristall die Frequenz zu verdreifachen, wodurch der ultraviolette Spektralbereich erreicht wird.

Das grüne Licht des Lasers könnte etwa bei der Solarzellenfertigung einen enormen Entwicklungsschub befördern. Das grüne Licht wird viel besser vom Silizium absorbiert als das nicht sichtbare Licht, was eine deutlich effektivere Bearbeitung zur Folge hat. „Entscheidend bei der Anwendung ist, wie viel Energie solch ein Impuls hat und dass die ganze Energie in dem kurzen Impuls gebündelt ist. Mit unserem Laserstrahl fliegt das Material einfach weg, ohne das Material zu erhitzen“, erklärt Thomas Dekorsy, was beispielsweise beim Ziehen der Isolationsgräben oder dem elektrischen Kontaktieren auf Siliziumscheiben passieren würde, käme der neue Laser zum Einsatz. Außerdem würde sich die Produktionszeit verkürzen und die Bearbeitungsqualität verbessern. Zum Vergleich: Die Leistung des grünen Lichts entspricht 100.000 Laserpointern, gebündelt in einem einzigen Strahl.

Dominik Bauer, Mitarbeiter an der Professur Dekorsy, hat in der Niederlassung der Firma Trumpf in Schramberg im Rahmen seiner Doktorarbeit an der Weiterentwicklung des Lasers gearbeitet. Die technische Plattform der Firma, die langjährige Erfahrung in der Laserentwicklung hat, bilden speziell von ihr entwickelte Laserscheiben. Der Anteil, den Dominik Bauer vor Ort in die Entwicklungsarbeiten eingebracht hat, ist technischer und grundlagentheoretischer Natur. Letzteres gehört vor allem in den Bereich der nichtlinearen Optik. „Bei den realisierten Lichtleistung verhält sich Luft nicht mehr wie ein einfaches Medium, durch das ein Laserstrahl durchgeht, sondern der Brechungsindex der Luft verändert sich durch den Laserstrahl“, stellt Dominik Bauer die Schwierigkeit dar. Folge ist, dass der sehr kurze Laserimpuls in der Luft „auseinanderlaufen“ und damit seine Effektivität, die gerade auf seiner Kürze liegt, verlieren würde. Dieser Effekt, der sich im Laser selbst abspielt, wird durch spezielle Spiegel, die in dem neuen Laser nochmals verbessert wurden, wieder rückgängig gemacht. „Natürlich ist die bei Trumpf entwickelte Technologie ein wichtiger Aspekt bei der Weiterentwicklung des Lasers“, sagt Dominik Bauer.

Das Centrum für Angewandte Photonik an der Universität Konstanz hat sich zum Ziel gesetzt, in industriellen Kooperationen Grundlagenforschung in Produktentwicklungen umzusetzen. „In den optischen Technologien laufen grundlegende Neuentwicklungen sehr schnell ab. Jede Anwendung, die mit Lasern durchführbar ist, wird auch mit Lasern gemacht werden. Eine sauberere und bessere Verarbeitungsmethode gibt es nicht“, so Thomas Dekorsy.

Originalveröffentlichung: D. Bauer, I. Zawischa, D. H. Sutter, A. Killi, T. Dekorsy: „Mode-locked Yb:YAG thin-disk oscillator with 41 µJ pulse energy at 145 W average infrared power and high power frequency conversion", Optics Express 20, 9698, (2012)

http://www.opticsinfobase.org/oe/home.cfm

Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de
http://www.uni-konstanz.de
Prof. Dr. Thomas Dekorsy
Universität Konstanz
AG Moderne Optik und Photonik
Fachbereich Physik
Universitätsstraße 10
78457 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-3820
Thomas.Dekorsy@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-konstanz.de
http://www.opticsinfobase.org/oe/home.cfm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie