Ultrakurz und leistungsstark

Physik Journal - erstmals erbrachte ein Ultrakurzpulslaser eine Laserleistung von über 100 Watt.

Ultrakurzpulslaser eröffnen vielfältige neue Anwendungen in Wissenschaft und Technik. Bislang war die Ausgangsleistung dieser Systeme jedoch auf nur wenige Watt begrenzt. Forschern um Andreas Tünnermann an der Universität Jena und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik gelang es nun, diese Laserleistung auf über 100 Watt zu steigern. Gepaart mit Pulsdauern zwischen 50 und 300 Femtosekunden (billiardstel Sekunden) eröffnen sich neuartige Anwendungen von der gezielten Steuerung chemischer Reaktionen bis zur hochpräzisen Bearbeitung von Metallteilen, beispielsweise bei Einspritzdüsen im Motorenbau.

Photonische Kristallfasern, die in Längsrichtung mit luftgefüllten Kanälen durchzogen sind bilden das Herzstück des neuen Ultrakurzpulslasers hoher Leistung. (Foto: FSU Jena)

Das optische System, das jüngst auf der Fachmesse Photonics West im kalifornischen San José auf großes Interesse stieß, basiert auf einer mit Ytterbium dotierten Quarzglasfaser, die durch einen kontinuierlich emittierenden Diodenlaser angeregt wird. Diese aktive Faser, eine so genannte Photonische Kristallfaser, ist durch eine spezielle Mikrostrukturierung gekennzeichnet. Sie ist in der Längsrichtung mit Luft gefüllten, zylindrischen Hohlräumen durchzogen, wodurch sich besondere Eigenschaften der erzeugten Laserstrahlung ergeben. In einer Oszillator-Verstärker-Anordung werden kurze Laserpulse im Wellenlängenbereich zwischen 1000 und 1100 Nanometern erzeugt. Wahlweise kann dieses optische System hohe Leistungen von über 100 Watt bei etwa 200 Femtosekunden kurzen Pulsen oder eine Leistung von 50 Watt bei 50 Femtosekunden kurzen Lichtblitzen erreichen. Im Unterschied zu heute verfügbaren gepulsten Laserquellen rechnet Tünnerman für sein Fasersystem mit verlässlicheren Laufzeiten, die gerade für technische Anwendungen von hoher Bedeutung wären.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, April 2006, S. 18