Neue Ultrakurzpulslaser für Wissenschaft und Industrie
Startup-Unternehmen will innovatives Verfahren zur Impulsverkürzung zur Marktreife führen.
Ultrakurzpulslaser sind aus Forschung und Industrie nicht mehr wegzudenken. Sie werden beispielsweise in modernen Mikroskopieverfahren, in der Beobachtung schneller chemischer Reaktionen, bei denen zeitliche Informationen ausgewertet werden sollen, oder in der Materialbearbeitung von immer kleineren Strukturen für die Medizintechnik oder für Quantencomputer eingesetzt. Zur Deckung der wachsenden Nachfrage nach stabilen und zuverlässigen ultraschnellen Lasern mit immer kürzeren Impulsdauern und extremen Bandbreiten hat sich das Team des Startup-Unternehmens n2-Photonics zum Ziel gesetzt, ein innovatives Verfahren zur Impulsverkürzung zur Marktreife zu führen.
Derzeit kommerziell erhältliche Laserquellen sind durch die verwendeten Lasermedien in der Ausgangsimpulsdauer auf etwa zweihundert Femtosekunden begrenzt, was die Spitzenintensität und die erreichbare Zeitauflösung einschränkt. Anwender verwenden deshalb externe Impulskompressoren, um Impulsdauern von weniger als zehn Femtosekunden zu erzeugen. Wegen ihrer Komplexität stehen aktuelle Verfahren zur spektralen Verbreiterung und Kompression nur einem kleinen Expertenkreis zur Verfügung.
„Die Impulsverkürzung an sich ist mittlerweile eine bekannte Technologie. Unsere Innovation besteht darin, diese einfach und zuverlässig anwendbar zu machen“, erläutert Jürgen Raab aus dem Gründerteam von n2-Photonics. „So können auch Wissenschaftler aus anderen Fachbereichen die Technologie nutzen, um zum Beispiel Superzeitlupen mikroskopischer Systeme aufzuzeichnen. In der Materialbearbeitung kann die Erhöhung der Spitzenleistung durch die Impulsverkürzung für neuartige Fertigungsverfahren verwendet werden.“ Die in fünfjähriger Forschungsarbeit entwickelte Technologie ist weltweit einzigartig und auf dem Markt eine Neuheit. Sie zeichnet sich durch bisher unerreichte Prozessstabilität und Langlebigkeit bei den erreichten Impulsdauern und Spitzenleistungen aus.
Das von n2-Photonics entwickelte System macht sich Festkörper oder Edelgase zu Nutze, um das Frequenzspektrum von Laserimpulsen bei Spitzenleistungen von mehreren Megawatt bis hin zu Gigawatt um mehr als das Zehnfache zu verbreitern und so die Impulsdauer zu verkürzen. Das Herzstück dieses innovativen Ansatzes ist ein passiver optischer Aufbau aus zwei gegenüberliegenden Spiegeln mit einem durchsichtigen Medium – beispielsweise Glas oder Saphir – oder einem Gas dazwischen. Dieses wird von den Laserimpulsen viele Male durchlaufen und kann so auf kostengünstige, platzsparende Weise mit hoher Stabilität und Effizienz die notwendige spektrale Verbreiterung von perspektivisch mehreren einhundert Nanometern erzeugen.
Diese Technologie verspricht eine hohe Bandbreite. Das bedeutet, sie überführt das einfarbige Licht der Laserquelle, ähnlich dem eines Laserpointers, in mehrfarbiges, weißes Licht ähnlich dem der Sonne. So soll das System aufgrund seiner Einfachheit Impulsdauern von weniger als zehn Femtosekunden unter industriellen Bedingungen bereitstellen, um so Anwendern aus Industrie und Forschung Zugang zu dieser Technologie zu verschaffen.
Das n2-Photonics-Team konnte mit der innovativen Technologie und dem zugehörigen Business Plan die Jury des EXIST-Forschungstransfers, einem Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, überzeugen. Die Umsetzung des Drittmittelprojekts findet an der Professur für Lasertechnologie und Spektroskopie der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg statt. Dank der Forschungsinfrastruktur der HSU, unter anderem einer eigenen Konstruktionsabteilung und einer modernen mechanischen Werkstatt, kann das Team die Prototypenentwicklung deutlich beschleunigen. Die Wissens- und Technologietransfer Institutionen Max-Planck-Innovation und Hamburg Innovation standen dem Team bereits während der Bewerbungsphase beratend zur Seite.
HSU / RK
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