Das Heisenberg-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft richtet sich an herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und fördert deren langfristige, eigenständige Forschung mit dem Ziel, eine dauerhafte Professur vorzubereiten.

Vor diesem Hintergrund zielt das Forschungsprogramm „Shaping the ultrashort pulse dynamics in Mid-infrared fibre lasers“ darauf ab, die Dynamik ultrakurzer Pulse in Mid-Infrarot-Faserlasern grundlegend zu verstehen und gezielt zu steuern. Im Fokus stehen neuartige Fluorid-Fasergläser und vollständig faserbasierte Laserkonzepte, die eine effiziente und stabile Ultrakurzpulsgenerierung im Mid-IR-Spektralbereich ermöglichen.

Das Forschungsvorhaben ist entlang dreier eng miteinander verknüpfter Ziele aufgebaut. Erstens werden die materialwissenschaftlichen, thermischen, chemischen und optischen Eigenschaften einzigartiger fluoridbasierter Fasergläser systematisch untersucht. Auf dieser Grundlage werden neue faserbasierte Architekturen und Betriebsmodalitäten entwickelt. Zweitens erfolgt eine fundierte theoretische und experimentelle Analyse neuartiger, vollständig faserintegrierter Laserkavitäten. Im Mittelpunkt stehen dabei selbstorganisierte oder instabilitätsgetriebene Mode-Locking-Mechanismen, die robuste und zugleich elegante Konzepte für die Ultrakurzpulserzeugung eröffnen. Drittens werden zeitliche und spektrale Pulsdynamiken in Echtzeit charakterisiert, um die Erzeugung ultrakurzer Pulse gezielt zu optimieren.

Das Projekt nutzt nichtlineare und dispersive Effekte in Faserkavitäten gezielt aus, um Pulse mit einer Dauer von unter 500 Femtosekunden effizient zu erzeugen und deren Leistungsfähigkeit zu skalieren. Durch die Kombination von Mid-IR-Faserlasern mit fortschrittlichen Echtzeit-Messmethoden für Ultrakurzpulse sollen vielfältige Pulsdynamiken sichtbar gemacht und systematisch erschlossen werden. Ziel ist es, neue physikalische Einsichten zu gewinnen und zugleich die Grundlage für leistungsfähige Mid-IR-Lichtquellen mit hoher zeitlicher Kontrolle zu schaffen.