Lasertechnik und optische Industrie

Die Lasertechnik zählt zu den Märkten mit überproportional starkem Wachstum. Treiber dieses Trends sind einerseits der Bedarf an präzisen und flexiblen Fertigungsverfahren bis hin zur Mikrometer- und Nanometergenauigkeit sowie andererseits marktspezifische Anforderungen zu höherer Individualisierung von Produkten. In den verschiedenen Anwendungsgebieten vom Automobilbau über die Medizin- und die Energietechnik bis hin zur Elektronik werden effiziente Fertigungsverfahren, leistungsstarke Strahlquellen und prozessadaptierte optische Systeme benötigt. Das Fraunhofer ILT zählt hier zu den ersten Adressen für die Entwicklung innovativer Laserstrahlquellen und hochwertiger optischer Komponenten und Systeme. Laser mit räumlich, zeitlich und spektral maßgeschneiderter Strahlung bei Ausgangsleistungen von Mikrowatt bis Gigawatt sind eine Kernkompetenz. Für Laserhersteller, Systemintegratoren oder Laseranwender werden passende Lösungen angeboten.

Das Fraunhofer ILT deckt das gesamte Spektrum der Laserstrahlquellen ab: Von Diodenlasern über Faserlaser bis hin zu Festkörperlasern. Insbesondere die Entwicklung von Ultrakurzpulslasern mit Leistungen bis in den Kilowattbereich ist eine nachgefragte Kompetenz, die auch in Zukunft zu neuartigen Fertigungslösungen führen wird.

Kernelement einer leistungsfähigen Laseranwendung sind häufig prozessangepasste Strahlführungs- und Strahlformungselemente. Hier entwickelt das Fraunhofer ILT applikationsangepasste Bearbeitungsoptiken mit flexibel einstellbarer Strahlform, Multistrahlsysteme für die parallelisierte Bearbeitung und schnelle Scannersysteme für die additive Fertigung und die Oberflächenstrukturierung.

Für neue Anwendungen, wie die photonische Freistrahl-Datenübertragung, terrestrisches und satellitengestütztes Monitoring von Klimagasen sowie für die Quantentechnologie bietet das Fraunhofer ILT maßgeschneiderte Lösungen wie beispielsweise schmalbandige Laserstrahlquellen, Single-Photon-Quellen oder XUV-Laser für Halbleitertechnik und Grundlagenforschung.

Die nächste Generation der Hochleistungs-UKP-Laser für Industrie und Forschung

Im Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS bündeln 13 Fraunhofer-Institute ihre Expertise für die Entwicklung von Lasersystemen, die mit ultrakurzen Pulsen (UKP) höchste Leistungen erreichen, und erforschen deren Einsatzpotenziale. Die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena bringen ihre Kompetenz in der Entwicklung von Hochleistungs-UKP-Lasern ein, die im Cluster mit der Expertise anderer Fraunhofer-Institute in den Bereichen Systemtechnik und Anwendungen kombiniert wird.

Ultrakurzpulslaser ermöglichen mit ihren sehr hohen Intensitäten und sehr kurzen Pulsen eine hochpräzise Materialbearbeitung. Gegenüber herkömmlichen Industrielasern erlauben sie eine nahezu uneingeschränkte dreidimensionale Strukturierung beliebiger Werkstoffe. In Fraunhofer CAPS schaffen die Partner eine Grundlage für wirtschaftliche Durchsätze in der Ultrapräzisionsfertigung. Die erreichte Präzision und Qualität zeigen dabei den Wettbewerbsvorteil gegenüber fast jeder anderen Technik. Ultrakurzpulslaser sind damit die vielseitigsten und zugleich verschleißfreien Werkzeuge für die zukünftige Digital Photonic Production.

Quantenbits für das Glasfasernetz

Optische Komponenten in einem nichtlinearen Interferometer für das Quantenimaging.
© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.
Optische Komponenten in einem nichtlinearen Interferometer für das Quantenimaging.

Quantencomputer mitttels Glasfasern über große Entfernungen vernetzen und dem Quanteninternet den Weg bereiten: Mit diesem Ziel starteten das niederländische Forschungszentrum QuTech und das Fraunhofer ILT 2019 das ICON-Projekt QFC-4-1QID. Das Projekt bildet den Start einer langfristig angelegten, strategischen Partnerschaft der Forschungsinstitutionen, in der zunächst Quantenfrequenzkonverter für die Anbindung von Quantenprozessoren an Glasfasernetze entwickelt werden sollen. Eingesetzt wird die neue Technologie 2022 beim vorraussichtlich weltweit ersten Quanteninternetdemonstrator.

Die in den Niederlanden eingesetzten Quantenprozessoren basieren auf Diamantchips mit gezielt in das Kristallgitter eingebrachten Fehlstellen, den sogenannten Stickstoffvakanzen bzw. NV-Zentren. Diese Qubits emittieren Photonen mit einer Wellenlänge von 637 nm. Um zukünftig Quantencomputer mittels Glasfasern verlustarm über große Entfernungen vernetzen zu können, muss die Wellenlänge der Photonen in den Bereich der optischen Telekommunikationsbänder (1.500 nm bis 1.600 nm) konvertiert werden. Im Projekt untersuchen die Partner verschiedene Designkonzepte im Hinblick auf die erreichbaren Leistungsmerkmale und ihre Eignung für den Einsatz im Quanteninternetdemonstrator.

Projekte mit Beteilung des Fraunhofer ILT

Strategische
Fraunhofer Projekte

Eine Auswahl von strategischen Projekten mit Beteiligung des Fraunhofer ILT finden Sie auf unserer Cluster-Webseite.

Laufende
Verbundprojekte

Hier finden Sie eine Auswahl von aktuellen Verbundprojekten mit Beteiligung des Fraunhofer ILT.

Abgeschlossene
Verbundprojekte

Hier finden Sie eine Auswahl von abgeschlossenen Verbundprojekten mit Beteiligung des Fraunhofer ILT.

Jahresberichte

In unseren aktuellen Jahresberichtsbeiträgen finden Sie weitere Projektergebnisse.

Ansprechpartner für Projektanfragen

Dr. Achim Lenenbach (komissarisch)

»Messtechnik und EUV-Strahlquellen« 

 

Telefon +49 241 8906-124
-> E-Mail senden

 

Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann

»Laser und Laseroptik« 

 

Telefon +49 241 8906-206
-> E-Mail senden

Prof. Arnold Gillner

»Abtragen und Fügen« 

 

Telefon +49 241 8906-148
-> E-Mail senden

 

Jasmin Saewe M.Sc.

»Laser Powder Bed Fusion« 

 

Telefon +49 241 8906-135
-> E-Mail senden

 

Dr. Thomas Schopphoven

»Laserauftrag­schweißen« 

 

Telefon +49 241 8906-8107
-> E-Mail senden

 

Dr. Jochen Stollenwerk (kommissarisch)

»Funktionale Schichten und Oberflächen« 

 

Telefon +49 241 8906-411
-> E-Mail senden