Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

23.05.2018

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten Laseraufbau ermöglichen sie kompakte, robuste und wartungsfreie Systeme. Grundlage der Lichtquellen sind optische Glasfasern, deren Kern geringe Mengen Seltenerd-Ionen enthält.


Flexibel abstimmbare Faserlaser sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant.

Foto: S. Döring/Leibniz-IPHT

Diese Dotierung erzeugt in der Faser als aktives Lasermedium hochintensives Licht über einen bestimmten Wellenlängenbereich. Für eine breite Anwendung der Systeme mangelte es bisher an einem in die Faserarchitektur integrierbarem Konzept, um einzelne Wellenlängen flexibel über die komplette Verstärkungsbandbreite der Laser einzustellen.

„Die Basis für abstimmbare Laser sind spektrale Filter, sogenannte Faser-Bragg-Gitter. Mit einem am Institut entwickelten Verfahren haben wir die Möglichkeit während des Faserziehens die Gitter schnell und kostengünstig in fast unbegrenzter Anzahl in den Kern einzuschreiben und so ein Gitter-Array zu erzeugen“, beschreibt Projektmitarbeiter Tobias Tieß die Funktionsweise. Jedes Gitter besitzt eine andere Brechzahlstruktur und reflektiert dadurch Licht mit einer spezifischen Wellenlänge wie ein Spiegel.

„Indem wir die Laufzeit der Lichtpulse durch die Faser im Nanosekunden-Bereich steuern, können wir einzelne Gitter des Arrays ansteuern und damit die Wellenlänge des Laserlichts wie gewünscht einstellen“, so Tieß weiter. Dazu mussten die Forscher bisher die Pulsschussrate des Lasers verändern, was Anwendungen in der Spektroskopie erschwert, da diese oft auf synchronisierten Prozessen beruhen.

Diese Lücke haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-IPHT nun geschlossen. Ein neuer, im Rahmen des Projekts „FlexTune“ konzipierter, Laserresonator grenzt bei gleichbleibender Pulsrate das emittierte Licht auf die Antwort eines einzelnen Gitters, das heißt eine Wellenlänge, ein. Der Resonator arbeitet mit einer zeitlich variablen Schleife, die einzelne Wellenlängen über die spektral abhängigen Laufzeitunterschiede der Lichtpulse filtert.

„Das Abstimmkonzept erlaubt es uns, eine beliebige Wellenlänge mit konstanter Pulsschussrate und stabilen Pulseigenschaften über den kompletten Arbeitsbereich einzustellen. Die Flexibilität legt zudem die Grundlage für einen abstimmbaren Mehrwellenlängenbetrieb. Damit können wir erstmals verschiedene Emissionslinien unabhängig voneinander und zeitlich synchron erzeugen“, erläutert Tieß die Vorteile des patentierten Prinzips.

Die Jenaer Forscherinnen und Forscher demonstrierten den Betrieb des Lasers mit bis zu drei Wellenlängen und hoher Synchronisierung (Pulsüberlapp von >99% im 2-Wellenlängenbetrieb) über eine Abstimmbandbreite von 50 Nanometern. Mit den flexiblen, gepulsten Faserlasern öffnet sich ein perspektivisches Anwendungsspektrum für die Lebenswissenschaften und Biophotonik.

Das Projekt „Flexibel abstimmbare gepulste Faserlaser mittels FBG-Arrays (FlexTune;13N13865)“ wurde von Februar 2016 bis April 2018 im Rahmen der Initiative „Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro)“ innerhalb des Programms Photonik Forschung Deutschland vom BMBF gefördert. Ziel der Initiative ist es, mittelfristig den Transfer neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse in innovative Produkte zu erleichtern.


Die Ergebnisse des Projekts veröffentlichten die Forscher in zwei Artikeln in referierten Fachjournalen sowie mehreren Konferenzbeiträgen.

Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien:
Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) erforscht die wissenschaftlichen Grundlagen für photonische Verfahren und Systeme höchster Sensitivität, Effizienz und Auflösung. Gemäß dem Motto „Photonics for Life – from ideas to instruments“ entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Leibniz-IPHT maßgeschneiderte Lösungen für Fragestellungen aus den Bereichen Lebens- und Umweltwissenschaften sowie Medizin.

Weitere Informationen:

https://www.leibniz-ipht.de/institut/presse/aktuelles/detail/faserlaser-mit-eins...
https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-42-6-1125 https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-22-26393

Dr. Anja Schulz | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt
16.08.2018 | Universität Bern

nachricht Leibniz-IWT an Raumfahrtmission beteiligt: Bremer unterstützen Experimente im All
14.08.2018 | Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien

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: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

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

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

Spezialfarbstoff erlaubt völlig neue Einblicke ins Gehirn

16.08.2018 | Medizin Gesundheit

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