LZH am Forschungsschwerpunkt „Hybride Numerische Optik“ beteiligt
28.01.2016

Bild 1: Gegenüberstellung einer amorphen und einer kristallinen Titandioxid-Struktur. (Skizze: LZH)

Bild 2: Ein Laserstrahl (grün) soll in eine strömende Fluidsäule aus Kern- (rot) und Mantelfluid (blau) eingekoppelt werden. (Skizze: LZH)

Mit drei Teilprojekten ist das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) am neuen Schwerpunkt „Hybride Numerische Optik“ des Hannoverschen Zentrums für Optische Technologien (HOT) der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover beteiligt. Der Schwerpunkt wird bis Herbst 2018 durch das „Niedersächsische Vorab“ mit knapp einer Million Euro unterstützt.

Das LZH arbeitet in dem neuen Kompetenzzentrum für optische Simulation an drei Teilprojekten zu den Themen Hochleistungs-Glasfaserverstärker, dielektrische Schichten und Lichtleitung in Fluidsäulen.

Höchste Laserleistungen
Im Teilprojekt „Dynamische Lichtpropagation in Hochleistungs-Glasfaserverstärkern“ arbeiten die Wissenschaftler/-innen in den kommenden drei Jahren daran, die Laserleistungen von kontinuierlich emittierenden und gepulsten Systemen zu erhöhen. Hierzu steht die Untersuchung leistungsabhängiger Effekte in optischen Fasern im Mittelpunkt. Zurzeit wird die maximal nutzbare Ausgangsleistung von Hochleistungs­faser­systemen durch sogenannte transversale Modeninstabilitäten (TMI) begrenzt. Dabei beginnt das Strahlprofil des Lasers oberhalb einer Leistungsschwelle plötzlich zu fluktuieren. Die Abteilung Laserentwicklung des LZH will durch ein Simulationsmodell die Interaktionen und Prozesse in den Faserverstärkern genauer untersuchen und dadurch TMI besser verstehen. Als weiteres spitzenleistungsabhängiges Phänomen soll auch die Auswirkung der Kerr-Nichtlinearität auf die Pulspropagation in Faserschmelzkopplern untersucht werden.

Beschichtungen verbessern
Im Teilprojekt „Strukturelle und optische Eigenschaften dielektrischer Schichten“ werden in der Abteilung Laserkomponenten unterschiedliche Simulationstechniken kombiniert, um Beschichtungsprozesse zu optimieren. Dabei wollen die Wissenschaftler/-innen verstehen, wie die Schichteigenschaften und das Zerstörverhalten von den Beschichtungsparametern beeinflusst werden. Dazu kombinieren sie ein klassisches Wachstumsmodell mit quantenmechanischen Simulationstechniken. So können sie sowohl die strukturellen als auch optischen und elektronischen Eigenschaften der gewachsenen Schichtstrukturen bestimmen.

Flüssigkeitsgeführte Laserstrahlen
Im Teilprojekt „Simulation der Lichtleiteigenschaften in koaxial strömenden Fluidpaaren mittels wellenoptischer Lichtpropagation in fluiddynamisch und thermisch aufgeprägten Brechungsindexverteilungen“ soll die Strahlführung in strömenden Flüssigkeiten simuliert werden. Die Wissenschaftler/-innen der Abteilung Produktions- und Systemtechnik wollen dazu die Lichtausbreitung in flüssigen oder gasförmigen Lichtwellenleitern mit einem hybriden Ansatz vorhersagen. Dazu simulieren sie zum einen eine strömende Fluidsäule am Beispiel eines Zwei-Fluid-Systems. Zum anderen untersuchen sie die Ausbreitung des Lichts in dieser Fluidsäule. Die Verknüpfung dieser beiden Methoden steht dabei im Vordergrund des Teilprojekts. Anwendung finden kann der flüssigkeitsgeführte Laserstrahl beispielsweise in der Lasermaterialbearbeitung.

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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 17 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.