Mit einem aktuellen Ultrakurzpuls-Thulium Faserlaser, zwei Lasersystemen für den Einsatz auf fernen Planeten sowie mit innovativer Faser­technologie im Gepäck, reist das Laser Zentrum Hannover zum globalen nordamerikanischen Branchentreff der Optik und Photonik nach Kalifornien.
 
Die Gruppe Ultrafast Photonics verfolgt neuartige Konzepte für kompakte modengekoppelte Faseroszillatoren zur Strukturierung organischer Solarzellen. In den USA wird die neueste Entwicklung – ein vollständig faserbasierter Ultrakurzpuls Thulium-Oszillator, der bei einer Wellenlänge um 1.98 µm emittiert - zu sehen sein. Das System arbeitet im Bereich dissipativer Solitonen mit charakteristisch hoher Pulsenergie von 2 nJ (Nanojoule) bei Repetitions­raten von 10 MHz sowie hochgradig gechirpten Ausgangspulsen mit einer Pulsdauer um mehrere 10 Pikosekunden. Die Moden­kopp­lung erfolgt mittels fasergekoppelter, sättigbarer Absorberspiegel.
 
Der Oszillator dient als Seed-Quelle für Faser-Verstärker, die bei einer Wellenlänge von 2 µm arbeiten. Dieses System wiederum pumpt eine nichtlineare Konversionsstufe, die Strahlung zwischen 3 und 8 µm erzeugt. Das Gesamtsystem, das im Rahmen des EU-Projektes IMPROV realisiert wird, vereinfacht wirkungsvoll die Herstellung organischer Solarzellen für die Photovoltaik, aber auch von organischen Leuchtdioden (OLED) und Dünnschicht­transis­toren (OTFT) mit deutlich verringerten Flächenverlusten.
 
Spurensuche mit gepulsten Hochleistungslasern
Die Gruppe Space Technologies (SPT) entwickelt speziell auf den Einsatz im Weltraum abgestimmte diodengepumpte Festkörperlaser-Systeme. Aktuell wird für die von ESA und NASA gemeinsam geplante ExoMars-Mission der Prototyp eines Lasers zum einsatzreifen Flugmodell weiterentwickelt. Der Laser gehört zu den Kernkomponenten des ‚Mars Organic Molecule Analyser‘, kurz MOMA genannt. Mit einer Emissionswellenlänge von 266 nm und einer Laserpulsenergie um 250 µJ wird er zum Nachweis und zur Analyse organischer Materie mittels Laser-Desorptions-Massenspektrometrie (LD-MS) genutzt und soll die Suche nach Lebensspuren auf dem Mars unterstützen. Für die Weltraumtauglich­keit statten die Forscher das Lasersystem mit einem hermetischen Gehäuse, strahlungsharten und ausgasarmen Materialien sowie mit besonderen optischen Beschichtungen aus. Der Laser wird mit Bursts hoher Repetitionsraten von bis zu 100 Hz betrieben. Auf dem Stand gezeigt wird der derzeitige flugnahe Prototyp, der bereits erfolgreich einen Vibrationstest mit bis zu 20facher Erdbeschleunigung überstanden hat.
Das zweite Exponat der Weltraumgruppe ist ein nur 35 g leichter und sehr robuster Laserkopf für die Analyse der Elementverteilung auf Planetenoberflächen, aber auch für terrestrische Materialanalyse unter extrem rauen Umweltbedingungen. Dieses mit hoch-spezialisierter Elektronik ausgestattete LIBS-Lasersystem arbeitet mit einer Wellenlänge von 1053 nm, einer Pulsenergie von > 1 mJ und Puls­wiederholraten < 50 Hz. Bei einer Pulsdauer von 2ns werden Strahlqualitäten von (M²) < 1.3 erreicht.
 
Hochleistungsfaserkomponenten für NIR-Bereich
Zur Faserintegration der heutzutage so gefragten kontinuierlich wie auch gepulst emittierenden Strahlquellen im Wellenlängen­bereich zwischen 1 und 2 µm stellt die Gruppe Faseroptik verschiedene Neuentwicklungen vor. Zum einen zwei Pump- und Signalkoppler mit jeweils seitlicher Überkopplung, so dass sie auch für rückwärts gepumpte Aufbauten verwendet werden können, ohne dass schädliche Signalleistung in die Pumpfasern gelangt und zu einer Zerstörung der Pumpdioden führen kann. Ein Koppler kombiniert die Pumpwellenlänge von 795 nm mit einer Signalwellenlänge um 2µm und wird in Thulium-Faserlasern eingesetzt. Der zweite wurde für den Wellenlängenbereich um 1 µm optimiert und kann Pumplicht von 4 verschiedenen Laserdioden mit jeweils einer Rekordleistung von 100 W in eine Signalfaser einkoppeln.
 
Der neue monomodige Wellenlängen Multiplexer für 1025/1064 nm liegt mit einer spezifizierten Leistungsfestigkeit von über 26 W pro Kanal um Faktor 2 über den am Markt verfügbaren Komponen­ten. Er ermöglicht kerngepumpte Aufbauten höchster Leistungen im Wellenlängenbereich um 1 µm.

Weitere Informationen unter www.lzh.de/