Ultrakurzpulslaser werden in Mikroskopieverfahren eingesetzt, zur Beobachtung schneller chemischer Reaktionen, oder in der Materialbearbeitung von immer kleineren Strukturen für Medizintechnik oder Quantencomputer. Den wachsenden Bedarf für stabile und zuverlässige ultraschnelle Laser mit immer kürzeren Impulsdauern und extremen Bandbreiten will das Team des Start-ups N2-Photonics decken. Die Gründer, Christian Franke, Kilian Fritsch und Dr. Jürgen Raab, wollen ein neues Verfahren zur Impulsverkürzung zur Marktreife führen.
Derzeit erhältliche Laserquellen sind durch die verwendeten Lasermedien in der Ausgangsimpulsdauer auf etwa 200 fs begrenzt, was die Spitzenintensität und erreichbare Zeitauflösung einschränkt. Anwender nutzen deshalb externe Impulskompressoren, um Impulsdauern von weniger als 10 fs zu erzeugen. Die aktuellen Verfahren zur spektralen Verbreiterung und Kompression sind aber so komplex, dass nur Experten sie verwenden.
Laut Raab, der mit Fritsch für die technisch-physikalische Entwicklung und Optimierung der Kerntechnologie verantwortlich ist, besteht die Innovation von N2-Photonics darin, die Impulsverkürzung einfach und zuverlässig anwendbar zu machen. So könnten Wissenschaftler aus anderen Fachbereichen die Technologie nutzen, um Superzeitlupen mikroskopischer Systeme aufzuzeichnen. In der Materialbearbeitung könne die durch Impulsverkürzung erhöhte Spitzenleistung für neue Fertigungsverfahren verwendet werden.
Die Technologie, die auf fünf Jahren Forschungsarbeit basiert, sei weltweit einzigartig und auf dem Markt eine Neuheit. Sie zeichnet sich nach Angaben der Gründer durch „bisher unerreichte Prozessstabilität und Langlebigkeit bei den erreichten Impulsdauern und Spitzenleistungen aus“.
Das System macht sich Festkörper oder Edelgase zu Nutze, um das Frequenzspektrum von Laserimpulsen bei Spitzenleistungen von mehreren Megawatt bis hin zu Gigawatt um mehr als das Zehnfache zu verbreitern und so die Impulsdauer zu verkürzen. Das Herzstück ist ein passiver optischer Aufbau aus zwei gegenüberliegenden Spiegeln mit einem durchsichtigen Medium wie Glas oder Saphir oder einem Gas dazwischen. Dieses wird von den Laserimpulsen viele Male durchlaufen und kann so auf kostengünstige, platzsparende Weise mit hoher Stabilität und Effizienz die notwendige spektrale Verbreiterung von perspektivisch mehreren 100 nm erzeugen.
Das N2-Photonics-Team hat mit der Technik und dem Business-Plan die Jury des Exist-Forschungstransfers, einem Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, überzeugt und erhält Fördermittel in Höhe von über 800 000 Euro für eine zweijährige Projektphase. Umgesetzt wird das Projekt an der Professur für Lasertechnologie und Spektroskopie der Universität der Bundeswehr Hamburg.
www.hsu-hh.de/lts/spin-offs/exist/
