Premier Anwendungslabor für IMRA
Im Rahmen des Premier Anwendungslabors (PAL) steht am LLT ein fs-Laser FCPA (Faserlaser mit Leistungsverstärker) µJewel 1000 auch für Untersuchungen potentieller industrieller Interessenten zur Verfügung. Neben der Strahlquelle sind ein akusto-optischer Modulator für eine zeitliche Variation der Pulsenergie, präzise Positionieranlagen, Optiken und Diagnostiksysteme vorhanden, so dass kundenspezifische Voruntersuchungen in Zusammenarbeit mit Mitarbeitern des LLT durchgeführt werden können.

Die Leistungsdaten des Lasers sind:

Hochgeschwindigkeits-Mikroskanner
Mit Ziel 2 Fördermitteln der EU und des Landes NRW wird im Rahmen von Transfer.NRW: Science to Business PreSeed das Projekt "Hochgeschwindigkeits-Mikroscanner zur Innenstrukturierung für die kostengünstige Herstellung von Glas- und Kristallbauteilen" durchgeführt.

Ziel ist es, neuartige Hochleistungs-Femtosekundenlaser mit mittlerer Leistung >100 W für die Laserfertigungsverfahren nutzbar zu machen. Dazu wird ein schnelles Ablenksystem entwickelt und dessen Einsatz für das selektive laserinduzierte Ätzen getestet. Die anschließende Kommerzialisierung des Hochgeschwindigkeits-Mikroskanners ist auch für weitere Laserfertigungsverfahren wie z.B. Mikroabtragen und Schweißen geplant.

Untersuchungen zur Herstellung nanopartikulärer laseraktiver Werkstoffe für hochintegrierte diodengepumpte Laser - gefördert von der DFG
Das Ziel ist die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen zur Erzeugung laseraktiver Schichten für mit der Pumpquelle integrierte Wellenleiterlaser einer Wellenlänge von 1065 nm auf Basis nanopartikulärer Materialien. Dazu werden in einem ersten Schritt nanopartikuläre Dispersionen hergestellt, die anschließend mittels Tauchbeschichtung (Dip-Coating) auf geeignete Substrate aufgebracht werden. Diese Schichten müssen anschließend thermisch nachbehandelt werden, um die gewünschte Laseraktivität zu erzielen. In umfangreichen Charakterisierungsexperimenten wird überprüft, ob die so hergestellten Schichten laseraktiv sind. Durch Simulation von Wellenleiterlasern auf Basis der experimentell bestimmten Parameter werden die Eignung der Schichten für effiziente Laser und die möglichen Eigenschaften von Wellenleiterlasern aus nanopartikulären Schichten untersucht.

Die gewonnenen Erkenntnisse werden dahingehend erweitert, dass die nanopartikulären, laseraktiven Materialien drucktechnisch mittels Tintenstrahl-Verfahren aufgebracht werden können. Weiterhin werden dann die Schichten mittels Laserstrahlung strukturiert, Wellenleiterlaser aufgebaut und untersucht.

Mit diesen Techniken wären in-line-Fertigungsverfahren für diodengepumpte Festkörperlaser mit Leistungen bis zu einigen 10 W möglich. Diese Laser könnten individualisiert und in außer-ordentlich kostengünstiger Weise gefertigt werden. Die wichtigsten wissenschaftlichen Aufgaben, die zu Erreichen dieses Globalziels gelöst werden müssen, sind: Erzeugung einer laserfähigen und optisch hoch qualitativen Schichtstruktur, flexible Strukturierung dieser Struktur und Schaffung optisch einsetzbarer Grenzflächen.

Brechungsindexmodifikation in Gläsern mit Doppelpulsen ultrakurz gepulster Laserstrahlung - gefördert von der DFG, Geschäftszeichen GO 1104/5-2
Durch Fokussierung ultrakurz gepulster Laserstrahlung in das Volumen von Gläsern kann lokal der Brechungsindex von Gläsern verändert werden. Eine kontrollierte Variation des Brechungsindex auf diese Weise ermöglicht die schreibende Herstellung einer Vielzahl von Elementen der integrierten Optik, insbesondere dreidimensionale wellenleitende Strukturen.
Für die Herstellung dreidimensionaler optischer Elemente und Wellenleiter mit kleinem Krümmungsradius sind eine Maximierung der zu erzeugenden Brechungsindexvergrößerung und eine genaue Kontrolle derselben zwingend erforderlich. Diese beiden Voraussetzungen werden in diesem Vorhaben untersucht.

Durch Identifikation relevanter Prozessparameter und gezielte Anpassung dieser wird untersucht, wie der Brechungsindex quantifizierbar variiert und die erreichbare Brechungsindexvergrößerung maximiert werden kann. Dazu werden zwei ursächliche Prozesse der Brechungsindexmodifikation näher betrachtet: Erstens ein rein thermisches Aufschmelzen des Materials durch Wärmedeposition nach Multiphotonenabsorption im Fokus der Laserstrahlung und Rekondensation in einem dichteren Zustand. Zweitens eine Modifikation der Gitterstruktur durch die gezielte Beeinflussung der Relaxationskanäle transienter Farbzentren, welche sich durch die Bestrahlung mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung bilden. Die beiden hier betrachteten möglichen Relaxationskanäle sind einerseits eine vollständige Relaxation des Gitters und andererseits die Bildung nichtbindender Sauerstofffehlstellen. Beide ursächlichen Prozesse der Brechungsindexmodifikation werden zur Vergrößerung des Prozessverständnisses einerseits und zur Ermittlung eines geeigneten Prozessfensters andererseits unabhängig voneinander untersucht und optimiert, um eine genaue Kontrolle und Maximierung der erzeugten Brechungsindexvergrößerung zu ermöglichen.