Ultrakurzpulslaser

Unser Leistungsangebot

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.

Modul zur nichtlinearen Pulskompression.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Modul zur nichtlinearen Pulskompression.
Gefiltertes INNOSLAB-Strahlprofil.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Gefiltertes INNOSLAB-Strahlprofil.
Sättigbarer Absorber für die Erzeugung von ps Pulsen.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Sättigbarer Absorber für die Erzeugung von ps Pulsen.

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

Broschüren

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

 

»Ultrakurzpulslaser«

Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS

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

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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. 

Partner aus Industrie und Forschung sind dazu aufgerufen, sich zu beteiligen und die neuen Lasersysteme in den Applikationslaboren in Aachen und Jena für ihre Innovationen zu nutzen.

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.

 

Forschen Sie mit uns!

Bei Fragen zu übergreifenden Themen nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf! Unsere Ansprechpartner stehen Ihnen gerne zur Verfügung.

Publikationen

Russbueldt, P., Weitenberg, J., Schulte, J., Meyer, R., Meinhardt, C., Hoffmann, H.-D., Poprawe, R.:
Scalable 30 fs laser source with 530 W average power.
OPTICS LETTERS 44 (21), 5222-5225 (2019)
https://doi.org/10.1364/OL.44.005222

Schulte, J., Sartorius, T., Weitenberg, J., Vernaleken, A., Russbueldt, P.:
375 W, 37.5 µJ, <170 fs laser system utilizing nonlinear pulse compression in fused silica. Solid State Lasers XXVI: Technology and Devices, San Francisco, California, United States 27 January - 1 February 2017. Proc. of SPIE Vol. 10082, 1008217 (2017)

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)

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.:
Cavity-enhanced high-harmonic generation at 250 MHz
High Intensity Lasers and High Field Phenomena 2016.  Long Beach, California, United States, 20–22 March 2016. Paper HM6B.6. 2 S. (2016)

Schulte, J., Sartorius, T., Weitenberg, J., Vernaleken, A., Russbueldt, P.:
Nonlinear pulse compression in a multi-pass cell
Opt. Lett. 41 (19), 4511-4514 (2016)

Wueppen, J., Strotkamp, M., Hoffmann, D., Russbueldt, P., Mans, T., Fritzler, S., Schippel, S.:
Laser-triggered electron source for x-ray applications
In: Ultrashort Pulse Laser Technology: Laser Sources and Applications
Eds.: Nolte, S.; Schrempel, F.; Dausinger, F. Cham [u.a.]: Springer (2016), 337-349

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)

Finger, J., Kalupka C., Reininghaus, M.:
High power ultra-short pulse laser ablation of IN718 using high repetition rates
J. Materials Processing Technol. 226 (Dec.), 221-227 (2015)

Fornaroli, C., Holtkamp, J., Gillner, A.:
Dicing of thin silicon wafers with ultra-short pulsed lasers in the range from 200 fs up to 10 ps
J. Laser Micro/Nanoeng. 10 (2), 229-233 (2015)

Russbueldt, P., Hoffmann, D., Höfer, M., Löhring, J., Luttmann, J., Meissner, A., Weitenberg, J., Traub, M., Sartorius, T., Esser, D., Wester, R., Loosen, P., Poprawe R.:
Innoslab amplifiers
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 21,
3100117-3100117 (2015)

Weitenberg, J., Rußbüldt, P.,  Pupeza, I., Udem, Th., Hoffmann, H.-D.,  Poprawe, R.:
Geometrical on-axis access to high-finesse resonators by quasi-imaging: a theoretical description
Journal of Optics A-Pure and Applied Optics 17, 1-17 (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)

Carstens, H., Lilienfein, N., Holzberger, S.: Jocher, C., Eidam, T., Limpert, J., Tünnermann, A., Weitenberg, J., Malgamdi, A., Alahmed, Z., Azzeer, A., Apolonski, A., Fill, E., Pupeza, I., Krausz, F.:
Thermal limitations for power scaling of femtosecond enhancement cavities 
High Intensity Lasers and High Field Phenomena (HILAS) 2014. Paper: HTu1C.6 (3 S.) (2014)

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.:
Megawatt-scale average-power ultrashort pulses in an enhancement cavity
Opt. Lett. 39 (9), 2595-2598 (2014)

Gronloh, B., Russbueldt, P., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
Ultrafast green laser exceeding 400 W of average power
Proc. SPIE 9135, 91350C (11 S.)  (2014)

Holzberger, S., Högner, M., Weitenberg, J., Esser, D., Eidam, T., Limpert, J., Tünnermann, A., Fill, E., Krausz, F., Yakovlev, V. S., Pupeza, I.:
Power-scalable and efficient geometric XUV output coupling for cavity-enhanced high harmonic generation
CLEO 2104 - Laser Science to Photonic Applications. 08 Jun 2014 - 13 Jun 2014, San Jose, California, USA. 2 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)

Büsing, L., Bonhoff, T., Gottmann, J., Loosen, P.:
Deformation of ultra-short laser pulses by optical systems for laser scanners
Opt. Expr. 21 (21), 24475-24482 (2013)

Carstens, H., Holzberger, S., Kaster, J., Weitenberg, J., Pervak, V., Apolonski, A., Fill, E., Krausz, F., Pupeza, I.:
Large-mode enhancement cavities
Opt. Expr. 21 (9), 11606-11617 (2013)

Finger, J., Weinand, M., Wortmann, D.:
Ablation and cutting of carbon-fiber reinforced plastics using picosecond pulsed laser radiation with high average power
J. Laser Appl. 25, (4), 042007-1 (5 S.) (2013)

Pupeza, I., Holzberger, S., Eidam, T., Esser, D., Weitenberg, J.,
Rußbüldt, P., Rauschenberger, J., Limpert, J., Udem, Th., Tünnermann, A., Hänsch, T. W., Apolonski, A., Krausz, F., Fill, E.:
Compact high-repetition-rate source of coherent 100 eV radiation
Nature Photonics 7, (8) 608-612 (2013)

Tulea, C., Caron, J., Wahab, H., Gehlich, N., Hoefer, M., Esser, D., Jungbluth, B., Lenenbach, A., Noll, R.:
Highly efficient nonthermal ablation of bone under bulk water with a frequency-doubled Nd:YVO4 picosecond laser
Proc. SPIE 8565, 85656 E-1 (11 S.) (2013)

Zhuang, F., Jungbluth, B., Gronloh, B., Hoffmann, H.-D., Zhang, G.:
Dual-wavelength, continuous-wave Yb:YAG laser for high-resolution photothermal common-path interferometry
Appl. Opt. 52 (21), 5171-5177 (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)

Reininghaus, M., Wortmann, D., Finger, J., Faley, O., Poprawe, R., Stampfer, C.:
Laser induced non-thermal deposition of ultrathin graphite
Appl. Phys. Lett. 100, Nr. 15, 1-3, (2012)

Wortmann, D., Koch, J., Reininghaus, M., Unger, C., Hulverscheidt, C., Ivanov, D., Chichkov, B. N.:
Experimental and theoretical investigation on fs-laser-induced nanostructure formation on thin gold films
J. Laser Appl. 24, 4 (Special ed). 6 S. (2012)

Wueppen, J., Nyga, S., Taubner, T., Jungbluth, B.:
Ultrafast mid-IR laser source with a tuning range from 9 to 16 microns based on nonlinear frequency conversion
In: mirsens2, International Workshop on Opportunities and Challenges
in Mid-Infrared Laser-Based Gas Sensing, October 18-20, 2012, Wroclaw
pp. 18-19 (2012)

Mans, T., Dolkemeyer, J., Russbüldt, P., Schnitzler, C.:
Highly flexible ultrafast laser system with 260W average power 
Proc. SPIE 7912, 79120M, 6 S., (2011)

Russbueldt, P., Hoffmann, H.-D., Mans, T., Poprawe, R.:
1100 W Yb:YAG femtosecond Innoslab amplifier
Proc. SPIE 7912, 79120R, 9 S., (2011)

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 
Opt. Lett. 36, Nr. 13, 2456-2458, (2011)

Weitenberg, J., Rußbüldt, P., Eidam, T., Pupeza, I.:
Transverse mode tailoring in a quasi-imaging high-finesse femtosecond enhancement cavity 
Opt. Expr. 19, Nr. 10, 9551-9561, 2011

Rußbüldt, P., Mans, T., Weitenberg, J., Hoffmann, H. D., Poprawe, R.
Compact diode-pumped 1.1 kW Yb:YAG Innoslab femtosecfond amplifier
Opt. Lett. 35; Nr 24, 4169-4171, (2010)

B. Gronloh, M. Höfer, R. Wester, H.-D. Hoffmann
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, 11S., (2009)

T. Mans, P. Rußbüldt
Höchste mittlere Leistung für Ultrakurzpulslaser
LASER+PHOTONIK Nr. 3, 20-24, (2009)

D. Wortmann, T. Mans, J. Weitenberg
Multi-100 W average power fs-laser for material processing applications
ICALEO 2009, 28th Int. Congr. on Applications of Lasers & Electro-Optics, November 2-5, 2009, Orlando, Fl.
paper M101, pp. 856-860, (2009)

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
Lasers Med. Sci. 24, 365-374, (2009)

T. Mans, P. Rußbüldt, Weitenberg, J.
Yb :KYW Innoslab-Amplifier
Conference on Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe - EQEC 2009, Munich, 14-19 June 2009
Mulhouse: European Physical Society
paper CA3_2, 1 S., (2009)

P. Rußbüldt, T. Mans, G. Rotarius, J. Weitenberg, H.D. Hoffmann, R. Poprawe
400 W Yb:YAG Innoslab fs-amplifier
Opt. Expr.
17, Nr 15, 12230-12245, (2009)

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)