Vielseitige Laserforschung

Mit drei Teilprojekten ist das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) am neuen Schwerpunkt „Hybride Numerische Optik“ des Hannoverschen Zentrums für Optische Technologien (HOT) der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover beteiligt. Der Schwerpunkt wird bis Herbst 2018 durch das „Nieder­sächsische Vorab“ mit knapp einer Million Euro unterstützt. Das LZH arbeitet in dem neuen Kompetenz­zentrum für optische Simulation zu den Themen Hochleistungs-Glas­faser­verstärker, dielektrische Schichten und Lichtleitung in Fluidsäulen.

Im Teilprojekt „Dynamische Lichtpropagation in Hochleistungs-Glas­faser­verstärkern“ arbeiten die Wissenschaftler in den kommenden drei Jahren daran, die Laserleistungen von kontinuierlich emittierenden und gepulsten Systemen zu erhöhen. Hierzu steht die Untersuchung leistungs­abhängiger Effekte in optischen Fasern im Mittelpunkt. Zurzeit wird die maximal nutzbare Ausgangs­leistung von Hoch­leistungsfaser­systemen durch sogenannte transversale Moden­instabilitäten (TMI) begrenzt. Dabei beginnt das Strahlprofil des Lasers oberhalb einer Leistungs­schwelle plötzlich zu fluktuieren. Die Abteilung Laserentwicklung des LZH will durch ein Simulations­modell die Interaktionen und Prozesse in den Faser­verstärkern genauer untersuchen und dadurch TMI besser verstehen. Als weiteres spitzen­leistungs­abhängiges Phänomen soll auch die Auswirkung der Kerr-Nicht­linearität auf die Puls­propagation in Faser­schmelz­kopplern untersucht werden.

Im Teilprojekt „Strukturelle und optische Eigenschaften dielektrischer Schichten“ werden in der Abteilung Laser­komponenten unterschiedliche Simulations­techniken kombiniert, um Beschichtungs­prozesse zu optimieren. Dabei wollen die Wissenschaftler verstehen, wie die Schicht­eigenschaften und das Zerstör­verhalten von den Beschichtungs­parametern beeinflusst werden. Dazu kombinieren sie ein klassisches Wachstums­modell mit quanten­mechanischen Simulations­techniken. So können sie sowohl die strukturellen als auch optischen und elektronischen Eigenschaften der gewachsenen Schicht­strukturen bestimmen.

Im Teilprojekt „Simulation der Lichtleiteigenschaften in koaxial strömenden Fluidpaaren mittels wellen­optischer Licht­propagation in fluid­dynamisch und thermisch aufgeprägten Brechungs­index­verteilungen“ wollen die Forscher die Strahlführung in strömenden Flüssig­keiten simulieren. Die Wissenschaftler der Abteilung Produktions- und System­technik wollen dazu die Licht­ausbreitung in flüssigen oder gasförmigen Licht­wellen­leitern mit einem hybriden Ansatz vorhersagen. Dazu simulieren sie zum einen eine strömende Fluidsäule am Beispiel eines Zwei-Fluid-Systems. Zum anderen untersuchen sie die Ausbreitung des Lichts in dieser Fluidsäule. Die Verknüpfung dieser beiden Methoden steht dabei im Vordergrund des Teilprojekts. Anwendung finden können flüssig­keits­geführte Laser­strahlen beispielsweise in der Laser­material­bearbeitung.

LZH / DE