Ultrakurzpulslaser

Aufgrund der sehr kurzen Licht-Materie-Wechselwirkungszeiten und der großen Strahlungsintensitäten sind Laser mit ultrakurzen Pulsen (UKP-Laser) sehr vorteilhaft für Anwendungen mit speziellen Anforderungen. Sie ermöglichen eine hochpräzise Materialbearbeitung – auch bei schwer zu verarbeitenden Werkstoffen – bei vernachlässigbarem Wärmeeintrag in die bearbeiteten Werkstücke.

Am Fraunhofer ILT werden UKP-Strahlquellen entwickelt, die anwendungsspezifisch optimierte Wellenlängen, Leistungen oder Pulsfrequenzen zur Verfügung stellen. Im Bereich der Leistungsskalierung von UKP-Lasersystemen erzielte das Fraunhofer ILT bereits mehrfach Rekordwerte. Die Schwerpunkte von Forschung und Entwicklung liegen bei Laserverstärkern mit Wellenlängen im nahen Infrarot, Pulsdauern von 10 fs bis 1 ps, Ausgangsleistungen von 100 mW bis 5 kW und Pulsenergien im Bereich 1 nJ bis 100 mJ bei beugungsbegrenzter Strahlqualität. Genutzt und weiterentwickelt werden INNOSLAB-, Stab- und Scheibenlaserverstärker sowie Quellen für kohärente VUV- und EUV-Strahlung. Ein vielversprechendes zukünftiges Einsatzgebiet für Hochleistungs-Ultrakurzpulslaser sind das Laserschneiden und -abtragen schwer bearbeitbarer Materialien, wie beispielsweise CFK, mit hohen Geschwindigkeiten und hoher Präzision. Hierzu werden Technologien für die Pulsverkürzung weiterentwickelt und eine Leistungsskalierung in den Multi-Kilowatt-Bereich anvisiert.

Das Leistungsangebot des Fraunhofer ILT umfasst Machbarkeitsstudien, Simulationen, experimentelle Untersuchungen, die Automatisierung von Lasern bis hin zur Entwicklung industrienaher Prototypen sowie Beratung.

fs-Oszillatoren

• KLM
• Cr:Colquiriite
• Yb:YAG / KGW / Lu₂O₃
• Modellierung Kerr-Effekt, Pumpstrahlung, Gainsättigung etc.

Breitband-Verstärker

• Diodengepumpt bis 1 kW Ausgangsleistung
• Yb:YAG / KGW / Lu₂O₃
• Cr:Colquiriite
• 3D-Modellierung von 3-Niveau Systemen und Strahlpropagation

Dispersions-Messung

• Gruppenlaufzeit-Dispersion Messung von Optiken
• Wellenlängenbereich λ = 250 - 1700 nm
• Auflösung Δλ = 1 nm / ΔD₂ = 3 fs²

Strahlungs-Erzeugung

• Inkohärent Röntgen
• Kohärent EUV/XUV
• Elektronen

Russbueldt, P., Weitenberg, J., Schulte, J., Meyer, R., Meinhardt, C., Hoffmann, H.-D., Poprawe, R.:
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Weitenberg, J., Vernaleken, A., Schulte, J., Ozawa, A., Sartorius, T., Pervak, V., Hoffmann, H.-D., Udem, T., Russbüldt, P., Hänsch, T. W.:
Multi-pass-cell-based nonlinear pulse compression to 115 fs at 7.5 μJ pulse energy and 300 W average power. OPTICS EXPRESS 25, 20502- (2017)

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Carstens, H., Lilienfein, N., Holzberger, S., Jocher, C., Eidam, T., Limpert, J., Tünnermann, A., Weitenberg, J., Yost, D. C., Alghamdi, A., Alahmed, Z., Azzeer, A., Apolonski, A., Fill, E., Krausz, F., Pupeza, I.:
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Power-scalable and efficient geometric XUV output coupling for cavity-enhanced high harmonic generation
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Direct low-harmonic generation in gas at MHz repetition rate
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Large-mode enhancement cavities
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Pupeza, I., Holzberger, S., Eidam, T., Esser, D., Weitenberg, J.,
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Compact high-repetition-rate source of coherent 100 eV radiation
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Dual-wavelength, continuous-wave Yb:YAG laser for high-resolution photothermal common-path interferometry
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High average power sub-picosecond pulse generation at 515 nm by extracavity frequency doubling of a mode-locked Innoslab MOPA 
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Russbueldt, P., Hoffmann, H.-D., Mans, T., Poprawe, R.:
1100 W Yb:YAG femtosecond Innoslab amplifier
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Schulz, M., Riedel, R., Willner, A., Mans, T., Schnitzler, C., Russbueldt, P., Dolkemeyer, J., Seise, E., Gottschall, T., Hädrich, S., Duesterer, S., Schlarb, H., Feldhaus, J., Limpert, J., Faatz, B., Tünnermann, A., Rossbach, J., Drescher, M., Tavella, F.:
Yb:YAG Innoslab amplifier: efficient high repetition rate subpicosecond pumping system for optical parametric chirped pulse amplification 
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Weitenberg, J., Rußbüldt, P., Eidam, T., Pupeza, I.:
Transverse mode tailoring in a quasi-imaging high-finesse femtosecond enhancement cavity 
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Compact diode-pumped 1.1 kW Yb:YAG Innoslab femtosecfond amplifier
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B. Gronloh, M. Höfer, R. Wester, H.-D. Hoffmann
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T. Mans, P. Rußbüldt
Höchste mittlere Leistung für Ultrakurzpulslaser
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M. Mir, N. Gutknecht, R. Poprawe, L. Vanweersch, F. Lampert
Visualising the procedures in the influence of water on the ablation of dental hard tissue with erbium:yttrium-aluminium-garnet and erbium, chromium:yttrium-scandium-gallium-garnet laser pulses
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T. Mans, P. Rußbüldt, Weitenberg, J.
Yb :KYW Innoslab-Amplifier
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P. Rußbüldt, T. Mans, G. Rotarius, J. Weitenberg, H.D. Hoffmann, R. Poprawe
400 W Yb:YAG Innoslab fs-amplifier
Opt. Expr.
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P. Rußbüldt, T. Mans, D. Hoffmann, R. Poprawe
High Power Yb:YAG Innoslab fs-Amplifier
Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics & Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO), May 4-9, 2008, San Jose, California
Vortrag CTuK5, 2 S., (2008)