Für den Einsatz im Weltraum eignen sich Faserverstärker besonders gut. Sie sind kompakt, robust und unempfindlich gegenüber Vibrationen, da das Licht in der Faser geführt wird und kaum bewegliche Teile nötig sind. Zudem liefern sie eine hohe Strahlqualität bei vergleichsweise geringem Energieverbrauch und lassen sich gut in raumfahrttechnische Systeme integrieren.  

Europäische Lieferketten etablieren 

Damit Faserverstärker im All über Jahre zuverlässig arbeiten, müssen ihre Bauteile sowohl die Belastungen beim Transport ins All als auch die Bedingungen im Weltraum überstehen. Eine Reparatur oder ein Austausch ist nicht möglich. Zusätzlich sollen die Komponenten Laserleistungen von mehr als 100 Watt bereitstellen können – eine Anforderung, für die derzeit kaum europäische Lieferanten verfügbar sind. Im Projekt „Höchstleistungsfaserkomponenten für Laseranwendungen im Weltraum“ entwickelt das LZH solche faseroptischen Komponenten gezielt weiter. Die Wissenschaftler:innen des LZH analysieren und optimieren dafür die Fertigungsprozesse für die Faserkomponenten. Beispielsweise überprüfen sie, welche Fasern, Klebstoffe und Gehäusematerialien sich für den Einsatz im Weltraum eignen.  

Komponenten für extreme Bedingungen 

Die im Projekt zu entwickelnden Komponenten werden umfangreichen Tests unterzogen: Sie müssen Temperaturen weit über und unter 0° C, Temperaturwechsel, Vakuum, mechanische Vibrationen, Schockbelastungen und Gammastrahlung aushalten. Auch typische Lagerbedingungen werden am LZH simuliert. Aus den Analysen können die Wissenschaftler:innen potenzielle Schwachstellen erkennen, die in einer zweiten Fertigungsrunde behoben werden. 

Anwendungen über die Kommunikation hinaus 

Die Projektergebnisse sollen den Weg für einen Technologietransfer in die Industrie ebnen. Das übergeordnete Ziel ist dabei: weltraumgeeignete Faserkomponenten sind künftig in Europa in industriellem Maßstab verfügbar und strategische Abhängigkeiten werden abgebaut. Mittelfristig eröffnen sich weitere Einsatzfelder für Hochleistungslaser im All. Dazu zählen laserbasierte Produktionstechniken wie Schweißen oder Additive Fertigung direkt im Weltraum.  Zudem können die Komponenten in optischen Quantentechnologien wie dem abhörsicheren Quantenschlüsselaustausch (QKD) zum Einsatz kommen. 

Das Teilprojekt "Entwicklung und Optimierung von faseroptischen Komponenten für den Einsatz unter den Umweltbedingungen des Weltraums" im Projekt „Höchstleistungsfaserkomponenten für Laseranwendungen im Weltraum“ wird von der Investitions- und Förderbank Niedersachsen – NBank im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert.