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Weiterentwicklung von Hochleistungs-Faserlasersystemen

Faserlaser sind heute ein unverzichtbares Werkzeug in der industriellen Fertigung. Noch lässt sich allerdings der Strahl ab einem bestimmten Leistungsniveau nur schlecht fokussieren. „Die Skalierung von brillanten Faserlasern stößt durch das Auftreten von Instabilitäten und durch Degradationseffekte an Grenzen“, erläutert der Jenaer Physiker Prof. Dr. Andreas Tünnermann. „So wird bei zunehmenden thermischen Lasten ein anormales, teilweise chaotisches Modenverhalten beobachtet, das die Stabilität und Strahlqualität unkontrolliert verschlechtert“, so der Direktor des Instituts für Angewandte Physik (IAP) der Universität Jena und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) weiter. Für die weitere Entwicklung von Faserlasersystemen, insbesondere im Hochleistungs- und im Impulsbetrieb, ist das Verständnis dieser Effekte von grundlegender Bedeutung zur Absicherung einer langzeitstabilen Laserfunktion.

Diese Effekte sollen nun in dem Jenaer Verbundprojekt „Modenfeldstabilisierung in Hochleistungs-Faserlaser- und -verstärkersystemen“ (MOFA) erforscht werden. Das Projekt, das heute offiziell seine Arbeit aufgenommen hat, wird in den nächsten drei Jahren im Rahmen des Programms ProExzellenz vom Freistaat Thüringen mit 1,65 Millionen Euro gefördert. Gemeinsam wollen das IAP, das IOF sowie das Institut für Photonische Technologien nun neuartige Faserlaser mit monomodiger Strahlqualität bei höchsten Leistungen entwickeln.

Die Arbeiten bauen auf einer bereits bestehenden einmaligen Kombination von Kompetenzen zu Faserlasern und auf der erfolgreich nachgewiesenen Forschungsexzellenz der beteiligten Partner auf. „Mit der Förderung des Verbundes wird die Kompetenz der Partner nachhaltig gestärkt und der wissenschaftliche Nachwuchs im Bereich optischer Technologien gefördert und gesichert“, betont Projektkoordinator Prof. Tünnermann. „Wir haben durch die Kooperation der Partner die Chance, die Grundlagen für die Lasertechnik der nächsten Generation zu schaffen und damit einen Beitrag zur Standortsicherung der optischen Industrie in Thüringen zu liefern“, ist sich der Jenaer Laser-Experte sicher.

Faserlaser bestehen aus optischen Fasern, in die geringe Mengen eines aktiven Materials eingebettet worden sind. Dabei handelt es sich meist um Selten-Erd-Metalle. Speist man in eine solche Faser Licht ein, werden diese Teilchen angeregt und geben Energie über stimulierte Emission ab – Laserstrahlung wird emittiert.

An der heutigen Auftaktveranstaltung nimmt auch Thüringens Wissenschafts-Staatssekretär Prof. Dr. Thomas Deufel teil, um sich über die geplanten Untersuchungen zu informieren. (Uni Jena)