Nichtlineare Optik und abstimmbare Laser

Unser Leistungsangebot

Am Fraunhofer ILT werden Laser mit einstellbaren Wellenlängen von UV bis MIR für ein breites Anwendungsspektrum von der Messtechnik bis hin zur Materialbearbeitung entwickelt.Die Umsetzung erfolgt auf Basis von abstimmbaren Lasern, parametrischen Strahlquellen und nichtlinearen Frequenzkonvertern.

Auf dieser Basis wurden Lösungen für eine große Bandbreite spezifischer Anforderungen realisiert, etwa mittlere Leistungen von einigen Milliwatt bis zu vielen hundert Watt, Zeitregime von ultrakurzen Pulsen bis zum kontinuierlichen Betrieb oder spektrale Eigenschaften von ultrabreiten Spektren bis zum Einfrequenzbetrieb. Die Parameterbereiche und Anwendungsfelder für Laser und Optiken werden im Rahmen aktueller Forschungsvorhaben kontinuierlich erweitert. Darüber hinaus bieten wir unseren Kunden aus Industrie und Forschung bedarfsgerechte Lösungen zur Umsetzung neuer Ideen sowie zur Optimierung bestehender Laserstrahlquellen, z. B. hinsichtlich ihrer Robustheit, Effizienz oder Wirtschaftlichkeit.

Mittels Löttechnik realisierter optisch parametrischer Oszillator.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Mittels Löttechnik realisierter optisch parametrischer Oszillator.

Diodengepumpter Alexandritlaser.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Diodengepumpter Alexandritlaser.

Parametrische Quelle für verschränkte Photonen.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Parametrische Quelle für verschränkte Photonen.

Insbesondere in der Atmosphärenforschung sind robuste Strahlquellen, aufgrund der meist anspruchsvollen Einsatzbedingungen wie z. B. auf Schiffen, in Zeppelinen, Flugzeugen oder auch in arktischen Regionen, sehr gefragt. Bei der Lasermaterialbearbeitung mit angepassten Wellenlängen kommen frequenzkonvertierte Laser hoher mittlerer Leistungen zum Einsatz. Neben der Optimierung etablierter Laserkonzepte mit Wellenlängen um 1 μm und darunter, erschließen die Wissenschaftler des Fraunhofer ILT auch Wellenlängenbereiche im langwelligeren Infrarot. Hier weisen viele technisch und wirtschaftlich interessante Materialklassen eine sehr hohe Absorption auf. Im Bereich der Quantentechnologie entwickeln wir in enger Kooperation mit deutschen und internationalen Spitzenforschern innovative Anwendungen für parametrische Strahlquellen und Frequenzkonverter. Diese reichen von der non-invasiven Sensorik, über die datensichere Kommunikation und Kryptographie bis hin zu Komponenten für zukünftige Quantencomputer.

Das Fraunhofer ILT bietet seinen Kunden Machbarkeitsstudien zu individuellen Aufgabenstellungen, die Entwicklung oder Optimierung von Lasern und Frequenzkonvertern, die entsprechende Systemintegration, die Analyse und Validierung von Optikkonzepten und Komponenten sowie umfassende Beratung.

Nichtlineare optische Frequenzkonverter

  • Für Festkörper-, Faser- und Diodenlaser
  • Effizienzoptimierte Anordnungen für alle Betriebsarten von cw bis hin zu ultrakurzen Pulsen und für Pulsleistungen bis 100 MW
  • Auf Basis verschiedener NLO-Medien zur Phasen- und Quasi-Phasen-Anpassung, mit und ohne Wellenleiterstrukturen
  • Ausgangswellenlängen vom UV bis MIR
  • Mittlere Leistungen von einzelnen Milliwatt bis zu vielen Hundert Watt

Abstimmbare Laser

  • UV bis NIR: Breitbandig abstimmbare Laser und Frequenzkonverter mit Nanosekunden-Pulsen und geringer spektraler Linienbreite
  • MIR: Abstimmbare OPG und OPA mit Pikosekunden-Pulsen

Leistungsspektrum

  • Technologieberatung und Patentrecherchen
  • Simulation und Design
  • Machbarkeitsstudien und Charakterisierung von Komponenten und Strahlquellen
  • Entwicklung von Demonstratoren und Prototypen

Broschüren

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

 

Broschüre »Nichtlineare Optik und abstimmbare Laser«

Publikationen

Blass, D., Nyga, S. Katzy, V., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D., Dilger, K.:
CFRP Bonding pre-Treatment With Laser Radiation of 3 μm Wavelength: Influence of Different Treatment Parameters.
WLT/LiM Lasers in Manufacturing Conference 2017.  Munich, June 26-29 2017. Proceedings of World of Photonics, (8 S.) (2017)

Elsen, F., Livrozet, M., Strotkamp, M., Wüppen, J., Jungbluth, B., Kasemann, R.:
Löhring, J., Meissner, A., Meyer, R., Hoffmann, H.-D.,  Poprawe, R.:
Demonstration of a 100-mJ OPO/ OPA for future lidar applications and laser-induced damage threshold testing of optical components for MERLIN.
Optical Engineering 57 (2) 21205- (4 S.) (2017)

Elsen, F., Livrozet, M., Strotkamp, M., Wüppen, J., Jungbluth, B., Kasemann, R., Löhring, J.: Meissner, A. Meyera, R., Hoffmann, D., Poprawe, R.: Demonstration of a 100mJ OPO/OPA for Future Lidar Applications and LIDT Testing of Optical Components for MERLIN.
Solid State Lasers XXVI: Technology and Devices, San Francisco, California, United States,
27 January - 1 February 2018. Proc. of SPIE Vol. 10082, 100821L (6 S.) (2017)

Jungbluth, B., Elsen, F., Wueppen, J., Nyga, S., Strotkamp, M., Hoffmann,D., Poprawe, R.:
High-power optical parametric frequency converters with addressable wavelengths in the IR.
Solid State Lasers XXVI: Technology and Devices, SPIE LASE, 2017, San Francisco, California, United States.
Proc. of SPIE Vol. 10082, 100820O (6 S.) (2017)

Strotkamp, M., Elsen, F., Löhring, J., Traub, M., Hoffmann, D.:
Two stage Innoslab amplifier for energy scaling from 100 to >500 mJ for future lidar applications
Appl. Opt. 56 (10), 2886-2892 (2017)

Blass, D., Krelinga, S., Nyga, S., Westphalen, T.,Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.,Dilger, K.:
CFRP bonding pre-treatment with laser radiation of 3 μm wavelength: Laser/material interaction.
Laser-based Micro- and Nanoprocessing X, San Francisco, California, United States
13 - 18 February 2016. Proc. of SPIE Vol. 9736, 973614 (2016), (11 S.) (2016)

Carstens, H., Högner, M., Saule, T., Holzberger, S., Lilienfein, N., Guggenmos, A, Jocher, C., Eidam, T., Esser, D.,
Tosa, V. , Pervak, V., Limpert, J., Tünnermann, A., Kleineberg, U., Krausz, F., Pupeza, I.:
High-harmonic generation at 250  MHz with photon energies exceeding 100  eV.
Optica 3 Nr. 4, 366-369 (2016)

Munk, A., Jungbluth, B., Strotkamp, M., Hoffmann, H.-D., Poprawe, R., Höffner, J.:
Diode-pumped Alexandrite ring laser for LIDAR applications
Proc. SPIE 9726, 97260I (6 S.) (2016)

Wueppen, J., Nyga, S., Jungbluth, B., Hoffmann, D.:
1.95  μm-pumped OP-GaAs optical parametric oscillator with 10.6  μm idler wavelength
Opt. Lett. 41 (18), 4225-4228 (2016)

Jungbluth, B., Elsen, F., Strotkamp, M., Wüppen, J., Hoffmann, D.: 
Gepulste Hochleistungslaser mit adressierbarer Wellenlänge im IR
Photonik Nr 6, 34-37 (2015)

Li, P., Lewin, M., Kretinin, A.V. , Caldwell, J. D., Novoselov, K. S. , Taniguchi, T., Watanabe, K., Gaussmann, F., Taubner, T.:
Hyperbolic phonon-polaritons in boron nitride for near-field optical imaging and focusing
Nature Communications 6, 7507 (9 S.) (2015)

Bensmann, S., Gaußmann, F., Lewin, M., Wüppen, J., Nyga, S., Janzen, C., Jungbluth, B., Taubner, T.:
Near-field imaging and spectroscopy of locally strained GaN using an IR broadband laser
Opt. Expr. 22 (19), 22369-22381 (2014)

Elsen, F., Heinzig, M., Livrozet, M. J.: Löhring, J., Wüppen, J., Büdenbender, C., Fix, A.,
Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
Feasibility and performance study for a space-borne 1645 nm OPO for French-German satellite mission MERLIN
Proc. SPIE 9135, 913515 (7 S.) 1-7 (2014)

Gronloh, B., Russbueldt, P., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
Green sub-ps laser exceeding 400 W of average power
Proc. SPIE 8959, 89590T (10 S.) (2014)

Livrozet, M. J., Elsen, F., Wüppen, J., Löhring, J., Büdenbender, C., Fix, A.,
Jungbluth, B., Hoffmann, D.:
Feasibility and performance study for a space-borne 1645 nm OPO for French-German satellite mission MERLIN
Proc. SPIE 8959, 89590G (7 S.) (2014)

Riedel, R., Rothardt, J., Beil, K., Gronloh, B., Klenke, A., Höppner, H., Schulz, M.,
Teubner, U., Kränkel, C., Limpert, J., Tünnermann, A., Prandolini, M.J., Tavella, F.:
Thermal properties of borate crystals for high power optical parametric chirped-pulse amplification
Opt. Expr. 22 (15), 17607-17619 (2014)

Strotkamp, M., Witte, U., Munk, A., Hartung, A., Gausmann, S., Hengesbach, S., Traub, M.:
Broadly tunable, longitudinally diode-pumped Alexandrite laser
Proc. SPIE 8959, 89591G (6 S.) (2014)

Petraviciute-Lötscher, L., Schneider, W., Rußbüldt, P., Gronloh, B., Hoffmann, H.-D., Kling, M. F., Apolonski, A.:
Direct low-harmonic generation in gas at MHz repetition rate
Lasers and Electro-Optics Europe (CLEO EUROPE/IQEC)
Conference on and International Quantum Electronics Conference, Munich 12-16 May 2013 (1 S.) (2013)

Strotkamp, M., Munk, A., Jungbluth, B., Dahlhoff, K., Jansen, P., Broch, S., Gomm, S., Bachner, M., Fuchs, H., Holland, Hofzumahaus, A.:
Design of a rugged 308 nm tunable UV laser for airborne LIF measurements on top of Zeppelin NT
Solid State Lasers XXII, Proc. SPIE 8599, L1-10, (2013)

Gronloh, B., Russbueldt, P., Schneider, W., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
High average power sub-picosecond pulse generation at 515 nm by extracavity frequency doubling of a mode-locked Innoslab MOPA 
Proc. SPIE 8235, (10 S.) (2012)

Jungbluth, B., Nyga, S., Pawlowski, E., Fink, T. Wüppen, J.:
Efficient frequency conversion of pulsed microchip and fiber laser radiation in PPSLT
Proc. SPIE 7912, 79120K, (8 S.) (2011)

Wueppen, J., Jungbluth, B., Taubner, T., Loosen, P.:
Ultrafast tunable mid IR source
36th Ann.l Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. Houston, TX, USA, (2 S.) (2011)

Wueppen, J., Jungbluth, B., Taubner, T., Loosen, P.:
Ultrafast Tunable Mid IR Source
IEEE IRMMW-THz Conference, Houston, (2011)

Wueppen, J., Pawlowski, E., Traub, M., Jungbluth, B., Hasler, K.-H., Sumpf, B., Erbert, G.:
Compact module of a frequency-doubled, cw diode laser with an output power of more than 500mW at 531nm and a beam quality of less than 1.3 
Proc. SPIE 7582, 758204, 8 S., (2010)

Gronloh, B., Mans, T., Rußbüldt, P., Jungbluth, B., Wester, R., Hoffmann, D.:
High Power SHG at 515 nm by means of extracavity frequency conversion of sub-picosecond pulses from a mode-locked Innoslab MOPA
Advanced Solid-State Photonics, OSA Technical Digest Series. Optical Society of America, San Diego, Ca., January 31-February 3, 2010. Paper AtuA13, 2 S., (2010)

Nyga, S., Geiger, J., Jungbluth, B.:
Frequency doubling of fiber laser radiation of large spectral bandwidths
Proc. SPIE 7578, 75780P, 7 S., (2010)

Strotkamp, M., Schwarz, T., Jungbluth, B., Faidel, H., Leers, M.:
Efficient, green laser based on a blue-diode pumped rare-earth-doped fluoride crystal in an extremely short resonator
Proceedings of SPIE 7578, 75780O, (2010)

Strotkamp, M., Schwarz, T., Jungbluth, B.:
Power Scaling of a Compact and Efficient Blue Diode Pumped Solid State Laser Emitting Green Light
Advanced Solid-State Photonics, OSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America), paper AMB29, (2010)

Strotkamp, M., Schwarz, T., Jungbluth, B.:
Efficient, green laser based on a blue-diode pumped rare earth doped fluoride crystal in an extreme short resonator
Conference on Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe - EQEC 2009, Munich,
Mulhouse: European Physical Society 1-1, (2009)

Duering, M., Kolev, V., Luther-Davies, B.:
Generation of tuneable 589nm radiation as a Na guide star source using an optical parametric amplifier
Opt. Expr. 17, 437-446, (2009)

Gronloh, B., Höfer, M., Wester, R., Hoffmann, H.-D.:
High power UV generation at 355 nm by means of extracavity frequency conversion of a high repetition rate Innoslab MOPA system
Proc. SPIE 7193, 71930Y, (2009)

Jungbluth, B., Oberbeckmann, D., Wueppen, J.:
Power-scaling and prototyping of a gain switched Ti:Sapphire laser with a tuning range of 400 nm
Proc. SPIE 7193, 71930, (8 S.) (2009)

Jungbluth, B., Vierkoetter, M., Hoefer, M., Loehring, J., Oberbeckmann, D., Hoffmann, D.:
Design and characterization of a rugged and compact setup for widely tunable harmonic generation in the ultraviolet
Proc. SPIE 6455, (10 S.) (2007)

Hoefer, M., Traub, M., Kleindienst, R., Sipma, H., Hoffmann, H.-D., Wessels, P., Burdack, P.:
Multi ten-watt, ultra-stable, and tuneable Innoslab-based single frequency MOPA
Proc. SPIE 6451, (7 S.) (2007)