Optikdesign

Unser Leistungsangebot

Das Fraunhofer ILT bietet umfassende Expertise bei angepassten geometrisch-optischen Lasersystemen. Zu den Schwerpunkten in Forschung und Entwicklung zählen insbesondere die Bereiche Strahlformung, Faserkopplung sowie die Simulation der Erzeugung und Propagation von Strahlung.  

Vorgegebene Leistungsdichteverteilungen lassen sich mit maßgeschneiderten Freiformoptiken durch die Umverteilung von Leistung durch Lichtbrechung und -reflexion realisieren. Das Fraunhofer ILT entwickelt hierzu komplexe Optimierungsalgorithmen, mit denen virtuelle Prototypen entstehen, deren Eigenschaften anschließend mit Simulationssoftware überprüft werden. Freiformoptiken kommen beispielsweise im Bereich der LED-Beleuchtung oder in Lasersystemen zum Einsatz. Auch Materialien mit speziellen Eigenschaften werden für weitere Optiksysteme genutzt. Dank der hohen Brechzahl von 2,4 und der hohen Wärmeleitfähigkeit erlaubt Diamant als Material beispielsweise eine drastische Reduktion der Abmessungen von Laseroptiken. Gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IAF und IPT entwickelte das Fraunhofer ILT einen Laser-Schneidkopf, der 90 % leichter als konventionelle Vergleichsbauteile mit Glasoptiken ist und sich sehr gut für Laserschneidprozesse eignet.

Das Leistungsangebot des Fraunhofer ILT umfasst FuE-Dienstleistungen im Bereich Design und Simulation, experimentelle Untersuchungen an Labormustern, die Entwicklung industrienaher, zertifizierter Prototypen und umfassende Technologieberatung sowie Markt-und Machbarkeitsstudien.

Linse aus synthetischem monokristallinem Diamanten.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Linse aus synthetischem monokristallinem Diamanten.

Prototyp einer Linienoptik.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Prototyp einer Linienoptik.

Freiformoptik aus Kunststoff.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Freiformoptik aus Kunststoff.

Optikdesign

  • Abbildende und nicht-abbildende optische Systeme für kohärente und inkohärente Quellen
  • Mikrooptische Systeme
  • Wellenlängenbereich von UV bis IR
  • Leistungsbereich bis Multi-kW
  • Toleranzanalyse
  • Fertigungs- und montagegerechte Auslegung

Prozessangepasste Leistungsdichteverteilungen

  • Strahltransformation
  • Ein- und zweidimensionale Homogenisierung
  • Applikationsangepasste Optiken zum Härten, Kunststoffschweißen, Löten und Reinigen

Opto-mechanisches Design

  • FE-Analyse opto-mechanischer Systeme
  • Modellierung thermischer Linsen
  • Korrektur thermischer Linsen
  • Konstruktion optischer Systeme für Hochleistungslaser
  • Schnelle Ablenksysteme für Hochleistungslaser

Montage optischer Systeme

  • Fertigungsmesstechnik für optische Systeme
  • Algorithmen und Methoden für die automatisierte Justage und Montage
  • Qualifizierung optischer Systeme

Broschüren

Unsere Broschüren vermitteln einen schnellen Einblick in unser Leistungsangebot »Freiformoptiken«. Detaillierte Informationen und einzelne Projektergebnisse finden Sie auch im Reiter »Projektergebnisse«.

 

Broschüre »Freiformoptik-Design«

 

Broschüre »Optik-Design und Diodenlaser«

Branchen

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Branchen zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Branchen-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

Publikationen

Prochnau, M., Holzbrink, M., Wang, W., Holters, M., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Measurement methods to build up the digital optical twin.
SPIE LASE, 27 January-1 February 2018, San Francisco, California, United States.
Proceedings Volume 10513, Components and Packaging for Laser Systems IV; 105131I (10 S.) (2018).

Holters, M., Dirks, S., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Automated and model-based assembly of an anamorphic telescope.
SPIE OPTO, 22 February 2018, San Francisco, California, United States. Proc. SPIE 10538, Optical Interconnects XVIII, 105380U (10 S.) (2018)

Prochnau, M., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Approach towards the digital optical twin. International Optical Design Conference - IODC 2017,09-13 July 2017 Denver United States. Proc. SPIE 10590, International Optical Design Conference 2017, 1059021, (6 S.) (2017)

Traub, M., Holly, C., Hoffmann, D., Widmann, C., Zuerbig, V., Nebel, C.:
Synthetic Mono-Crystalline Diamond Lenses for High Power Laser Materials Processing Applications.
OSA Optical Design and Fabrication Congress, IODC 2017, 09 - 13 July 2017, Denver, Colorado, United States.Optics InfoBase Conference PapersVolume Part F56-OFT 2017, 2017, (3 S.) (2017)

König, G., Chen, C., Holters, M., Stollenwerk,J., Loosen, P.:
Comparison of Different Methods for Robustness Estimation of Simple Lens Systems.
OSA Optical Design and Fabrication Congress, IODC 2017, 09 - 13 July 2017, Denver, Colorado United States.Optics InfoBase Conference PapersVolume Part F51-IODC 2017, 2017, (2 S.) (2017)

Holters, M., Stollenwerk, J., Loosen, P. ,
Ermittlung der Montagereihenfolge für Präzisionsoptiken
118. DGaO (Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik e. V.) Jahrestagung. 6.-10. Juni 2017 in Dresden. DGaO-Proceedings 2017. B 31. (S.1-2) (2017)

Pütsch, O., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Integrated optical design for highly dynamic laser beam shaping with membrane deformable mirrors.Proc. SPIE 10090, 1009010 (8 S.) (2017)

Bonhoff, T., Gayer, C., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Simulation and measurement of thermo-optical effects in an f-theta lens at high laser power
DGaO-Proc. 117. Tagung, 2 S. (2016)

Büsing, L., Bonhoff, T., Behnke, L., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Theoretical and experimental analysis of scan angle-depending pulse front tilt in optical systems for laser scanners
Adv. Opt. Techn. (online first) (7 S.) (2016)

König, H.-G., Pütsch, O., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
An improved approach for process monitoring in laser material processing
Proc. SPIE 9889, 98890T (6 S.) (2016)

Bonhoff, T., Büsing, L., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Modeling of optical aberrations due to thermal deformation using finite element analysis and ray-tracing
Proc. SPIE 9626, 96261V (10 S.) (2015)

Esser, D., Staasmeyer, J.-H., Weitenberg, J., Rußbüldt, T., Sartorius, T., Hoffmann, H.-D.:
Fused-silica mirror substrates with laser-microstructured openings with reduced chipping
CLEO_Europe 2015. 21-25 June 2015 in Munich. CE_10_3. (2015)

Thombansen, U., Gatej, A., Pereira, M.:
Tracking the course of the manufacturing process in selective laser melting
Proc. SPIE 8963, 89630O (7 S.) (2014)

Thombansen, U., Hermanns, T.:
In-situ measurement of the focal position in one and ten micron laser cutting
Proceedings 33rd Int. Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics (ICALEO), October 19-23, 2014, San Diego, USA,
Paper 179, ISBN 9781940168029 (4 S.) (2014)

Thombansen, U., Hermanns, T.: Molitor, T., Pereira, M., Schulz, W.:
Measurement of cut front properties in laser cutting
Physics Procedia  56, 885-891 (2014)

Thombansen, U., Hermanns, T., Stoyanov, S.:
Setup and maintenance of manufacturing quality in CO2 laser cutting
Procedia CIRP 20, 98 – 102 (2014)

Thombansen, U., Ungers, M.:
Illumination for process observation in laser material processing
Physics Procedia  56, 1286-1296 (2014)

Thombansen, U., Ungers, M.:
Cognition for robot scanner based remote welding
Proc. SPIE  8963, 89630N (8 S.) (2014)

Pütsch, O., Bahrenberg, L., Loosen, P.:
Opto-mechatronisches System zur Erzeugung prozessangepasster Intensitätsverteilungen für die Lasermaterialbearbeitung
Mechatronik 2013, Aachen, 06.-08.03.2013, VDI, (9 S.)
(2013)

Traub, M., Hoffmann, D., Hengesbach, S., Loosen, P.:
Automatic design of multi-lens optical systems based on stock lenses for high power lasers
International Optical Design Conference, Kohala Coast, Hawaii United States, June 22-26, 2014
Optimization (IW1A) (2. S.) (2014)

Pütsch, O., Bahrenberg, L., Loosen, P.:
Opto-mechatronisches System zur Erzeugung prozessangepasster Intensitätsverteilungen für die Lasermaterialbearbeitung
Mechatronik 2013, Aachen, 06.-08.03.2013, VDI, (9 S.)
(2013)

Pütsch, O., Temmler, A., Stollenwerk, J., Willenborg, E., Loosen, P.:
Active optical system for laser structuring of 3D surfaces remelting
Laser Beam Shaping XIV. Ed.: Andrew Forbes, Todd E. Lizotte. Proc. SPIE 8843, 88430D (8 S.) (2013)

Crump, P., Hengesbach, S., Witte, U., Hoffmann, H.-D., Erbert, G.,
Tränkle, G.:
High-power diode lasers optimized for low-loss smile-insensitive external spectral stabilization
IEEE Photon. Technol. Lett. 24, Nr. 8, 703-705, (2012)

Gatej, A., Wasselowski, J., Loosen, P.:
Thermo-optical (TOP) analysis by coupling FEM and ray tracing
Proceedings of SPIE 8429, E-84290E-84290E-8, (2012)

Gatej, A.,  Wasselowski, J., Loosen, P.:
Using Adaptive Weighted Least Squares Approximation for Coupling Thermal and Optical Simulation
Applied Optics 51/28, 6718–6725 (2012)

Gatej, A.,  Richmann, A., Pütsch, O., Loosen, P.:
Thermo-Optical (TOP) analysis of transmissive elements for laser-systems 
Proceedings of SPIE 8490, (2012)

Pütsch, O., Loosen, P.:
Electro-optically actuated liquid-lens zoom 
Proc. SPIE 8429, 8 S. (2012)

Hengesbach, S., Witte, U., Traub, M., Hoffmann, D.:
Simulation and analysis of volume holographic gratings integrated in collimation optics for wavelength stabilization 
Proc. SPIE 7918, 79180A, 13 S., (2011)

Funck, M., Loosen, P.:
Estimating the performance gain of selectively assembled optical systems
53. Int. Wissenschaftliches Kolloquium, Techn. Univ. Ilmenau. CD-ROM
pp. 160-161, (2008)

Schnitzler, C., Hambuecker, S., Ruebenach, O., Sinhoff, V., Steckman, G., West, L., Wessling, C., Hoffmann, H.-D.:
Wavelength stabilization of HPDL array: fast-axis collimation optic with integrated VHG
Proc. SPIE 6456, 1-7, (2007)

Traub, M., Hoffmann, H.-D., Plum, H.-D., Wieching, K., Loosen, P., Poprawe, R.:
Homogenization of high power diode laser beams for pumping and direct applications
Proceedings of SPIE 6104, 61040Q.1-61040Q.10, (2006)