Auszeichnung für ultrakurze Laserpulse in Wissenschaft und Industrie

Lasertechnik verwendet Licht. Licht lässt sich schnell und präzise ablenken, formen und fokussieren. Pulst man Laserlicht und verkürzt die Pulsdauer immer weiter, arbeitet das Laserwerkzeug noch präziser. Ein Vorteil: Das bearbeitete Material erwärmt sich immer weniger. Deshalb sind ultrakurze Pulse mit hoher Leistung ideal für die Medizin, etwa bei Schädeloperationen, da die Hirnhaut nicht geschädigt wird, oder beim Abtragen von Tumorgewebe, um umgebendes Gewebe und Blutgefäße zu schonen. Aber auch in der Materialbearbeitung wird diese Präzisionstechnik geschätzt, zum Beispiel beim Bearbeiten von Glas: Mit Lasern lassen sich schmale Lautsprecherschlitze in Smartphone-Displays schneiden.

Die genauere und schonendere Bearbeitung hochempfindlicher Materialien durch ultrakurze Laserpulse ist seit Jahren möglich. Bisher mangelte es aber häufig an ausreichender Leistung. Die neu entwickelte Laser-Plattform löst dieses Problem mit dem INNOSLAB Verstärker als Herzstück. Um eine Laserkristall-Platte – den Slab – gruppieren sich vier Spiegel. An den beiden gegenüberliegenden Seiten des Slabs tritt ein Pumpstrahl ein. Ultrakurze Laserpulse passieren durch wiederholtes Umlenken über die Spiegel mehrmals den Slab. Dabei wird jedes Mal Energie vom Pumpstrahl auf die Laserpulse übertragen, bis die gewünschte Leistung erreicht ist.

Entwickelt wurde diese Plattform vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen und dann zusammen mit mehreren Verbundpartnern aus Wissenschaft und Wirtschaft weiter verfeinert: dem Lehrstuhl für Lasertechnik der RWTH Aachen University, dem Max- Planck-Institut für Quantenoptik MPQ in München sowie den Unternehmen Jenoptik AG, EdgeWave und Amphos – die letzten beiden sind Ausgründungen des Fraunhofer ILT.

Um neue Märkte für Lasersysteme mit ultrakurzen Wellenlängen zu erschließen, musste das Entwicklerteam die mittlere Laserleistung von Ultrakurzpuls-Strahlquellen steigern – bis in den Bereich einiger 100 Watt. Denn höhere Leistung ermöglicht höhere Produktionszahlen in der Wirtschaft und kürzere Messzeiten bei wissenschaftlichen Experimenten. Zwei Verbundprojekte drehten sich zwischen 2008 und 2011 um die Entwicklung der neuen Strahlquelle: Im Projekt PIKOFLAT, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderte wurde, ging es um die Strukturierung von Druck- und Prägewerkzeugen. Ziel war hierbei, die Bearbeitungszeiten zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität deutlich zu steigern. Das Ergebnis ist zum Beispiel die Fertigung von Prägewalzen, mit denen besonders feinstrukturierte Kunstlederoberflächen für den Automotive Bereich gefertigt werden. Im zweiten Verbundprojekt KORONA kooperierte Fraunhofer eng mit dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching bei München und mit der RWTH Aachen University. Gemeinsam entwickelten die Wissenschaftler eine kompakte Strahlquelle, deren besonders kurzwelliges Licht die Untersuchung von Nanostrukturen ermöglicht.

Im Jahr 1920 gründeten Wirtschaftsvertreter auf Anregung der deutschen Akademien, Universitäten und wissenschaftlichen Gesellschaften den Stifterverband. Seine Neugründung nach dem Zweiten Weltkrieg ist eng mit der Neugründung der »Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft« am 11. Januar 1949 verbunden. Auch heute noch versteht sich der Stifterverband als Mittler zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Seit zehn Jahren verleiht er der Fraunhofer-Gesellschaft einen mit 50 000 Euro dotierten Preis. Dieser zeichnet wissenschaftlich exzellente Verbundprojekte der angewandten Forschung aus, die Fraunhofer-Institute gemeinsam mit der Wirtschaft und/oder anderen Forschungsorganisationen bearbeiten. Dieser Preis wird im jährlichen Wechsel mit dem Preis »Technik für den Menschen« verliehen.

Fraunhofer ILT / PH