Neue Festkörper-Laser und optische Systeme

Laser finden sich heute in jedem Haushalt: Im CD-Spieler, im Laserdrucker oder als Laser-Pointer. Dies sind Halbleiter-Laser mit sehr kleiner Leistung. Festkörper-Laser mit sehr viel höherer Leistung werden für die wissenschaftliche Messtechnik, für die Materialbearbeitung oder für die optische Datenübertragung im Weltall eingesetzt. Durch Festkörper-Laser mit deutlich verbesserten Eigenschaften könnten hier noch vollkommen neue Anwendungen erschlossen werden.

Mit "verbesserten Eigenschaften" ist z. B. die Verbesserung der Strahlqualität der Laser gemeint. Die Strahlqualität gibt an, wie gut sich der Laserstrahl auf einen Punkt fokussieren läßt. Ein anderes Qualitätskriterium ist die zeitliche Kohärenz, die angibt, wie monochromatisch der Laserstrahl ist.

Um die beiden erwähnten Parameter deutlich zu verbessern, sind neue Konzepte erforderlich, die am Labor für Photonik der Fachhochschule Münster erforscht werden. Zum Beispiel wird an einem neuartigen monolithischen Ringlaser gearbeitet, der wesentlich höhere Ausgangsleistungen verspricht als bisherige Laser dieses Typs. Derartige Laser werden für die Datenübertragung mit einigen Gbit/s zwischen Satelliten im Weltall über einige zehntausend Kilometer benötigt. Auch viele messtechnische Aufgaben auf der Erde würden von dem neuen Laser profitieren, von so exotischen Anwendungen wie der Detektion von Gravitationswellen bis zur Präzisions-Zeitmessung.

Ein anderes Beispiel stellt ein Lasersystem dar, bei dem die Strahlqualität durch einen adaptiven Spiegel verbessert wird. Ein Computer steuert einen Spiegel, dessen Oberfläche sich um einige Tausendstel Millimeter deformieren läßt. Der Laserstrahl wird an dieser präzise deformierten Oberfläche reflektiert. So lassen die Aberrationen, die bei Hochleistungs-Laserstrahlen unvermeidlich sind, schon bei der Erzeugung wieder kompensieren. Man erhält einen Laserstrahl hoher Leistung, beispielsweise für das Schneiden von Stahl, der sich auf einen sehr kleinen Fleck fokussieren läßt und damit eine sehr kleine Schnittfuge und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit erlaubt.

Andere Projekte im Labor für Photonik beschäftigen sich mit der Entwicklung und Herstellung adaptiver Spiegel, der Mitarbeit am PHELIX-Laser der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt (dort wird einer der leistungsstärksten Laser der Welt aufgebaut), der Entwicklung eines Laserverstärkers für Weltraumanwendungen und mit der Entwicklung eines neuen Spektrometers für die Vermessung von Halbleiter-Lasern für die Telekommunikation.