Effizientere und kostengünstigere Femtosekundenlasersysteme

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat für Femtosekundenlaser ein neues Verstärkersystem entwickelt, das mit Pulsenergien von 1 bis 6 mJ arbeitet. Dieser Prototyp ist ein direkt diodengepumpter Cr:LiCAF-Verstärker, der von einem frequenzverdoppelten Faserlaser gesendet wird. Durch den Einsatz dieses Verstärkers können größere Gesamteffizienzen erzielt werden als bei den bisher verwendeten all-solid-state Ti:Saphir Verstärkersystemen. Weiterhin ist dieses Verstärkersystem im Aufbau kompakter und dementsprechend kostengünstiger als vergleichbare Systeme.
Besonders im Bereich der Mikromaterialbearbeitung hat sich der Femtosekundenlaser (fs-Laser) als äußerst effektives Werkzeug herausgestellt, mit dem selbst höchste Qualitätsanforderungen, z.B. hinsichtlich der Präzision, mühelos erfüllt werden können.
Ein Anwendungsgebiet des vom LZH entwickelten diodengepumpten Cr:LiCAF-Verstärkersystems für fs-Laser ist die Augenchirurgie. So werden z.B. beim fs-Lasik-Verfahren (laserchirurgische Korrektur von Fehlsichtigkeiten wobei die Operation direkt im Hornhautgewebe und nicht oberflächlich durchgeführt wird) mit Pulsenergien im Mikrojoule-Bereich – wie sie der Cr:LiCAF-Verstärker erzeugt – gearbeitet. Weiterhin besitzt der Cr:LiCAF-Verstärker ein hohes Anwendungspotential für den Bereich der Nanostrukturierung und die Herstellung von Elektronengittern.
Die für die hochpräzise und gleichzeitig sehr schädigungsarme Materialbearbeitung mit dem fs-Laser benötigten Pulsenergien können jedoch nicht direkt vom Laseroszillator erzeugt werden, sondern müssen in einem regenerativen Verstärker nachverstärkt werden.
Dieser Verstärker wird mit Laserdioden im roten Spektralbereich gepumpt und besitzt eine Ausgangswellenlänge im Bereich von 780 nm. Besonders vorteilhaft an diesem System ist seine Kompatibilität mit herkömmlichen Ti:Saphir-Systemen, wodurch beim Einsatz des Verstärkers bereits vorhandene Strahlführungskomponenten weiterverwendet können. Zudem bietet der Cr:LiCAF-Verstärker die Möglichkeit, die Leistung – falls gewünscht – durch die Verwendung leistungsstärkerer Laserdioden zu erhöhen.
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Das Laser Zentrum Hannover e.V. ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

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Laser Zentrum Hannover e.V.
Dipl.-Phys. A. Isemann
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