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 Was die Tiefsee über die Sterne verrät
18.12.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Beim Phasenübergang benutzen die Elektronen den Zebrastreifen
17.12.2018 | Universität Stuttgart

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: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

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

Durchgeschleust: Schaltanlagen für die Schifffahrt aus einer Hand

19.12.2018 | Unternehmensmeldung

Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

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