Miniaturisiertes Labormodell eines kompakten Laseroszillators. Foto: Thomas Damm / QUEST.

Arbeitsschwerpunkte

• Entwicklung von diodengepumpten Festkörperlasern, Faserlasern und Faserverstärkern für den Einsatz im Weltraum sowie unter rauen Umweltbedingungen
• Optomechanisches Design, Struktur- und Thermalanalyse von Systemen und Bauteilen
• Durchführung/Betreuung von weltraum-relevanten Umwelttests

Die Gruppe Space Technologies (SPT) bearbeitet mehrere Projekte zur Entwicklung von diodengepumpten Festkörperlaser-Systemen, die für den Einsatz im Weltraum vorgesehen sind. Da hinsichtlich Lebensdauer, Leistungsverbrauch, Masse, Temperaturbereich, Umgebungsdruck und mechanischer Stabilität hohe Anforderungen an diese Systeme gestellt werden, sind speziell abgestimmte Laser-Konzepte notwendig, die sowohl durch Experimente und Simulationen als auch in entsprechenden Umwelttests verifiziert werden.

Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte

Ein aktuelles Projekt beschäftigt sich mit der (Weiter-)Entwicklung eines Lasers für die von ESA und NASA gemeinsam geplante Mars-Mission ExoMars. Es handelt sich um einen diodengepumpten, passiv gütegeschalteten Nd:YAG-Festkörperlaser mit nachgeschalteter Frequenzvervierfachung mit Hilfe nichtlinearer Kristalle. Diese erzeugen aus dem infraroten Licht des Oszillators ultraviolette Strahlung. Das geplante Flugmodell des Lasers soll als Teil eines Laser-Desorptions-Massenspektrometers (LD-MS) die Suche nach Spuren von Leben auf dem Mars unterstützen (MOMA – Mars Organic Molecule Analyzer).

Ein erster Prototyp dieses Lasers wurde bereits entwickelt und besonderen Umweltbelastungen wie Vibrations-, Thermal-Vakuum- und Bestrahlungstests unterzogen. Aktuell befindet sich der Prototyp in der Weiterentwicklung. Verschiedene Details des Designs wie beispielsweise das thermische Konzept werden mit Blick auf die Stabilität der Laserausgangsparameter überarbeitet. Die Förderung der Weiterentwicklung bis hin zum Flugmodell dieses Lasers wurde seitens des DLR bis 2014 sichergestellt. In dem Projekt besteht eine enge Zusammenarbeit mit europäischen wie amerikanischen Projektpartnern; federführend für das MOMA-Instrument ist das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

In einem weiteren Projekt wurde der Prototyp eines gepulsten Nd:YLF-Lasers konzipiert, der beispielsweise für LIBS (laserinduced breakdown spectroscopy) im Weltraum verwendet werden kann. Auch dieser Laser befindet sich zurzeit in der Weiterentwicklung.

Die Forschergruppe „Photonic Devices for Space Applications“ des Exzellenzclusters QUEST liefert Technologien, um optische Systeme an einen Einsatz im Weltraum zu adaptieren. Aktuelle Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten reichen von der Realisierung robuster Laseroszillatoren für Anwendungen im Weltraum und spannungsarme Halterungen für nichtlineare optische Kristalle mit geringer Justagetoleranz bis zu Fertigungstechniken für hermetisch dichte Gehäuse von Lasern mit hohen Ausgangspulsenergien oder -leistungen.