Gruppe Ultrafast Photonics
Arbeitsschwerpunkte
- Ytterbium- und Thulium-basierte Femtosekunden-Faserlaser im Wellenlängenbereich um 1 μm und 2 μm
- Abstimmbare Pikosekunden-Faserlaser im Wellenlängenbereich um 2 μm
Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte
Die aktuellen wissenschaftlichen Arbeiten der Gruppe Ultrafast Photonics (UFP) sind verschiedenen Projekten zuzuordnen, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), vom hannoverschen Exzellenzcluster QUEST und von der Europäischen Union gefördert werden. Die Schwerpunkte der Forschung liegen auf der Erzeugung und Untersuchung von Thulium-basierten Pikosekunden-Faserlasern sowie von modengekoppelten Ultrakurzpuls-Lasern und -Verstärkern auf der Basis von Ytterbium- (Yb) und Thulium- (Tm) dotierten Glasfasern.
Wichtige Forschungsbereiche der Gruppe sind die Entwicklung von Ultrakurzpuls-Faseroszillatoren auf Ytterbiumbasis wie auch die Realisierung von neuartigen Pulsformen, die eine Leistungsskalierung ermöglichen. Für die Entwicklung eines robusten industrietauglichen Systems sollen im Laseraufbau faseroptische Komponenten die Freistrahlkomponenten wie Isolatoren, Wellenplatten, Strahlteiler usw. ersetzen. Dazu werden normal dispersive Yb-Ultrakurzpuls-Faserlaser untersucht, bei denen resonatorinternes spektrales Filtern die Pulsformung stabilisiert. Durch die Verwendung einer speziellen faserbasierten Filterkomponente auf der Basis eines Wellenlängenmultiplexers (WDM) ist es gelungen, ein Lasersystem ohne Freistrahlkomponenten aufzubauen.
Für Anwendungen in der Presbyopie-Behandlung wird seit Mai 2009 im Rahmen der KMU-Innovationsoffensive Optische Technologien des BMBF ein Ytterbium-Faserverstärkersystem untersucht und aufgebaut. Ziel ist ein kompaktes und zuverlässiges Faserlasersystem mit Ausgangsenergien von 300 nJ, Repetitionsraten von 1 MHz und Pulsdauern von unter 100 fs. Dabei werden auch neuartige Pulskompressorsysteme zur effizienten Kompensation der Dispersion dritter und höherer Ordnungen entwickelt und eingesetzt.
Neben Ytterbium-basierten Systemen sind auch Thulium-dotierte Ultrakurzpuls-Faserlaser im Wellenlängenbereich um 2 μm Gegenstand aktueller Untersuchungen. Diese Arbeiten werden insbesondere im Rahmen des Exzellenzclusters QUEST durchgeführt. Hier konnten erstmals ein entsprechendes Lasersystem mit resonatorinterner Dispersionskompensation realisiert und verschiedene Betriebsregime demonstriert werden.
Im Rahmen des vom LZH koordinierten EU-Projektes (IMPROV) soll ein Infrarot-Kurzpulslaser im Wellenlängenbereich
von 3 bis 10 μm für die selektive Bearbeitung organischer Schichten in optoelektronischen Bauelementen entwickelt werden. Um die Strahlung eines 2 μm-Faseroszillator-Verstärkersystems in den angestrebten Wellenlängenbereich zu konvertieren, werden Thulium-dotierte Glasfasern in neuartigen nichtlinearen Kristallen (orientation-patterned gallium arsenide) eingesetzt. Aufgabe der Gruppe UFP in diesem Verbundprojekt ist die Entwicklung eines vollständig faserbasierten modengekoppelten Ultrakurzpuls-Thulium-Faserlasers mit einer abstimmbaren Ausgangsstrahlung in einem Wellenlängenbereich um 2 μm. Die Repetitionsrate soll von den typischen 40 bis 60 MHz auf Werte kleiner als 1 MHz reduziert werden.
