Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vom Labor bis zu den Sternen: Hochleistungslaserquellen aus Diamant

15.07.2016

Das kürzlich gestartete Projekt "DiaRaman" erforscht die Eignung neuartiger Diamant-Einkristalle als Verstärkungsmedium für Hochleistungslaserquellen.

Das jüngst gestartete Verbundprojekt DiaRaman möchte neue Wellenlängenbereiche im Hochleistungslasersektor erschließen und damit prozessoptimierte Anwendungen ermöglichen. Als Verstärkungsmedium dienen neuartige Diamant-Einkristalle, welche exzellente thermische Eigenschaften mit breitbandiger Transparenz und hoher Raman-Aktivität verbinden.


Effiziente Frequenzkonversion in einem optischen Resonator. Bild: TOPTICA Photonics AG

Für viele potenzielle Anwendungen der Lasertechnik sind prozessoptimierte Wellenlängen von Interesse. Häufig fehlt es jedoch an aktiven Materialien zur Verstärkung auf ausreichende Leistung im relevanten Spektralbereich.

Das Projekt DiaRaman adressiert diese Problematik, indem das Konsortium die Verwendung von Raman-Verstärkung zur Erschließung neuer Wellenlängenbereich im Hochleistungssektor vorantreibt. Aufgrund der thermo-optischen Limitierungen üblicher Raman-Laser wird dafür mit dem Einsatz von Diamant als neuartigem Verstärkungsmedium ein hochgradig leistungsskalierbarer Ansatz verwendet.

Durch seine exzellenten thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit fünfmal besser als Kupfer, fast zweitausendfach so groß wie Glas), seine breitbandige Transparenz sowie seine hohe Raman-Verschiebung und -Verstärkung eignet er sich insbesondere zur Verstärkung im mittleren Infrarot, ist aber auch bei kleineren Wellenlängen und generell im Hochleistungsbereich hervorragend verwendbar. Die Verwendung hochbrillanter Faserlaser als Pumpquellen erlaubt einerseits kleine Foki und damit hohe Raman-Verstärkung, andererseits erhöhte räumliche und auch spektrale Flexibilität in der Ausführung des Gesamtsystems.

Primär sollen Faserlaser auf Ytterbium- und Thuliumbasis als Pumpquellen verwendet und damit Wellenlängenbereiche adressiert werden, die für die beteiligten Industriepartner von konkretem Interesse sind. So ist die diamantbasierte Verstärkung bei 1178 nm mit anschließender Frequenzverdopplung zum Erreichen neuer Leistungsrekorde auf der Frequenz der Natrium-D-Linie Teil des Projekts, die speziell in der Astronomie für sogenannte Laserleitsterne (laser guide star) Verwendung findet. Diese werden nicht nur zur Verbesserung erdgebundener Teleskope in der Astronomie sondern auch zur Überwachung von Weltraummüll eingesetzt.

Im mittleren Infrarot soll zunächst eine faserbasierte Pumpquelle oberhalb von 2,2 µm Wellenlänge durch Raman-Verschiebung eines Thulium-Faserlasers realisiert werden. Mit dieser wird durch weitergehende Frequenzkonversion im Diamant-Raman-Laser die Erzeugung maximaler Leistung um 3 µm Wellenlänge für (mikro-)chirurgische Anwendungen angestrebt. Ferner kann die Pumpquelle auch direkt für die Materialbearbeitung von Kunststoff, speziell von Polyvinylbutyral (PVB) in Verbundsicherheitsglas, verwendet werden. Diese Anwendung wird untersucht, um neue Maßstäbe in der Präzision von Freiform-Glaszuschnitten zu setzen, indem PVB-Schichten durch umgebendes Glas hindurch laserbearbeitet werden.

Unter der Leitung von TOPTICA wird das Projekt von der LISA Laser Products OHG, dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), der HEGLA GmbH & Co. KG und der LAYERTEC GmbH durchgeführt. Dieses Konsortium bringt sowohl die zur Erforschung der Laserquellen notwendige Erfahrung in der Entwicklung schmalbandiger Diodenlaser und Faserverstärker als auch umfassende Kenntnisse in nichtlinearer Frequenzkonversion sowie Schichtsystemdesign geringer Absorption mit und stützt sich ferner auf fundierte Kenntnisse von Markt und Anwenderbedürfnissen. Als assoziierten Partner unterstützen die Europäische Südsternwarte (ESO) und die Neurochirurgische Klinik der Universitätsmedizin Göttingen das Projekt als potenzielle Anwender der Laserdemonstratoren durch die Erstellung von Anforderungsprofilen und Einsatzerprobungen.

Das DiaRaman-Projekt wird bis Ende April 2019 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen (EffiLAS)“ gefördert. Zuständiger Projektträger im Auftrag des BMBF ist die VDI Technologiezentrum GmbH.

Meldung des BMBF-Verbundprojekts DiaRaman

Fachlicher Ansprechpartner

Dr. Martin Enderlein
Tel.: +49 89 85837-193
E-mail: martin.enderlein@toptica.com

TOPTICA Photonics AG
Lochhamer Schlag 19
82166 Gräfelfing

Weitere Informationen:

http://www.photonikforschung.de Das Fachportal für Photonik-Forschung in Deutschland

Daniela Metz | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Auf dem Weg zur optischen Kernuhr
19.04.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Laser erzeugt Magnet – und radiert ihn wieder aus
18.04.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics