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Nachwuchsgruppe Ultrakurzpuls-Faserlaser

Wissenschaftliches Profil

Zuverlässige und vielseitige Ultrakurzpulslaserquellen im mittleren Infrarot-Wellenlängenbereich sind eines der "Traumwerkzeuge" der modernen Photonik und eröffnen ein breites Anwendungsfeld in Forschung, Industrie und Medizin. Der mittlere Infrarot-Wellenlängenbereich entspricht den Schwingungsabsorptionsbanden aller Biomoleküle - einzigartige Signaturen chemischer Bindungen in einer Gewebeprobe. Daher stellen solche Lasersysteme eine begehrte Technologie für die nicht-invasive Beurteilung der biochemischen Zusammensetzung von Geweben dar.

Unsere Forschung zielt auf die Entwicklung neuartiger Ultrakurzpulslasersysteme mit maßgeschneiderten und extremen, spektralen und zeitlichen Eigenschaften ab. Um eine ultrakurze Pulserzeugung mit einfachen Laserkonfigurationen zu erreichen und die Einführung konventioneller sättigbarer Absorber oder künstlicher Modulatoren zu vermeiden, verfolgt die Gruppe einen ungewöhnlichen Ansatz. Hierbei gestalten wir die Pulserzeugung durch interne nichtlineare und dispersive Phänomene und erforschen alle verfügbaren Glasfasermaterialien und -geometrien. Innovative Laserquellen ermöglichen die Untersuchung der grundlegenden Physik nichtlinearer Phänomene sowie die Frequenzumwandlung in das mittlere Infrarot und damit die Anpassung an die grundlegenden Schwingungsbänder der Zielmoleküle.

Forschungsthemen

  • Grundlagen der Ultrakurzpulsdynamik in einem Laserhohlraum, Untersuchung nichtlinearer und dispersiver Prozesse
  • Untersuchung/Herstellung(?) modengekoppelter Lasersysteme durch dissipative Faradaysche Instabilität
  • Skalierung der Spitzenleistung ultrakurzer Impulse im mittleren Infrarot-Wellenlängenbereich
  • neue Weichglasfasern und Herstellung von faserbasierten Komponenten sowie die Implementierung von Laserkonzepten für das mittlere Infrarot

Der Fokus der Forschungsgruppe liegt auf einem multidisziplinären Forschungsansatz, der darauf abzielt neue Bereiche für Laseranwendungen wie Biophotonik, Medizin, Sensorik und Sicherheit zu erschließen. Um den Anforderungen der unterschiedlichsten Anwendungen gerecht zu werden, bündelt die Gruppe Kompetenzen in den Bereichen nichtlineare Optik, Ultrakurzpuls-Phänomene, Materialwissenschaften und Laserphysik.

Anwendungsbereiche

  • Grundlegende Studien zur nichtlinearen Optik, insbesondere zur Frequenzkonversion
  • Mid-Infrarot-Spektroskopie durch die Entwicklung von hochauflösenden Lasersystemen für das mittlere Infrarot.
  • Medizinische Anwendungen mit besonderem Schwerpunkt auf Hochleistungslaseranwendungen für die Chirurgie
  • Rotationserkennung durch Untersuchung der Echtzeit-Ultraschall-Pulsdynamik

Die hohe Nachfrage nach leistungsstarken und hochauflösenden Lasersystemen für das mittlere Infrarot ergibt sich aus der Vielzahl neuer Anwendungen, vor allem in den Bereichen der Lebenswissenschaften, Umwelt sowie Gesundheit und Sicherheit. Ziel der Gruppe ist es, eine innovative grundlegende Technologieplattform auf Basis von Lasersystemen im mittleren Infrarot zu entwickeln und die Technologie in ein prototypischen Instrument zu überführen.

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