Gefördert durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds.

Das Gesamtvorhaben „Fasertechnologie zur Erforschung der Leistungsgrenzen von Laserfasern“ stellt sich das Ziel, durch grundlegende Untersuchungen limitierende Effekte der Leistungsskalierung von Fasern für Lasersysteme mit exzellenter Strahlqualität zu erforschen. Grundlage hierfür bildet die seit vielen Jahren bewährte Kooperation zwischen dem Leibniz IPHT Jena und dem Fraunhofer IOF Jena, deren Kompetenzen sich in der hier beantragten Thematik hervorragend ergänzen. Die Synergie der zwei Teilvorhaben wird es erlauben, diese Forschung effektiv voranzutreiben.

Einen Schwerpunkt der IPHT-Forschungsaktivitäten bilden dabei technologische Unter-suchungen zur Realisierung Thulium- und Holmium-dotierter Laserfasern über die Gasphasen¬dotierung zur Erschließung des Spektralbereichs um 2 µm. Die Gasphasendotierung ist dabei die Methode der Wahl zur Leistungsskalierung (cw- & Pulsleistung) mittels großer Faserkerne (LMA-Konzept) mit extrem homogener Dotandenverteilung. Zudem lassen sich Konzentrationsbereiche von Kodotanden (Al) erschließen, welche entscheidend für eine hohe Energieeffizienz von leistungs¬starken Tm-basierten Faserlasern sind (Kreuz-Relaxations-Effekte).

Weiterhin soll eine Kodotierung mit Ce ebenfalls über die Gasphase erfolgen, um in der späteren Anwendung Photo¬darkening(PD)-Effekte in Yb- und Tm-dotierten Fasern zu unterdrücken, die als eine wesentliche Ursache für Modeninstabilitäten (MI) angesehen werden. Aus diesem Zusammenhang (PD & MI) ergibt sich u.a. die Notwendigkeit und Chance für die enge Zusammenarbeit mit der Forschergruppe des IOF, um neue wissenschaftliche Erkenntnisse zur Leistungsskalierung zu gewinnen.

Ein weiterer Schwerpunkt der Forschergruppe ist die Erforschung neuer photoempfindlicher Fasern zur faserintegrierten Realisierung von Resonatorspiegeln.

Die Verschiebung der Wellenlänge von Faserlasern in den augensicheren Bereich um 2 µm eröffnet neben der zu untersuchenden Erhöhung der Modeninstabilitätsschwelle auch neue Felder für Applikationen in der Medizintechnik oder Materialbearbeitung (z.B. von Polymeroberflächen). Dafür ist jedoch eine Wellenlängenskalierbarkeit (Durchstimmbarkeit) zur Adressierung spezifischer Wellenlängen um 2 µm notwendig. Das Konzept der stufen-gechirpten Gitter als variabel adressierbarer Resonator, welches bereits erfolgreich in Yb-dotierten Faserlasern angewendet wurde, soll hier erforscht und auf größere Wellenlängen zur Leistungsskalierung übertragen werden.

Die gemeinsamen Aktivitäten der Forschergruppen dienen auch der Unterstützung der Arbeiten zum Aufbau des Fasertechnologiezentrums am Campus Beutenberg.

Förderkennzeichen: 2015 FGR 0108