Lasersysteme mit höchster Leistung und kürzesten Pulsen

Fraunhofer Cluster of Excellence

Die Fraunhofer Cluster of Excellence fördern die kooperative Entwicklung und Bearbeitung systemrelevanter Themen durch eine institutsübergreifende Forschungsstruktur. Organisatorisch entsprechen diese Forschungscluster einem »virtuellen Institut«, das sich über mehrere Standorte verteilt. Die Forschungscluster zielen dabei nicht nur auf die temporäre Durchführung eines einzelnen Projekts, sondern verfolgen vielmehr eine Roadmap zur langfristigen Entwicklung eines komplexen Technologietrends.

Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS

Zentrales Thema des Fraunhofer CAPS ist die Entwicklung einer neuen Generation von Lasersystemen, indem die Ausgangsleistung von Ultrakurzpulslasern (UKP) um eine Größenordnung erhöht und deren Einsatzmöglichkeiten untersucht werden. Dieses Ziel wird durch Untersuchungen in drei Forschungsfeldern erreicht:

1. Laserstrahlquellen
2. Systemtechnik für eine schnelle Strahlformung und -ablenkung
3. ihre Anwendung in der industriellen Produktion sowie in der Grundlagenforschung

Für die Applikationsentwicklung werden noch in diesem Jahr eigene Räumlichkeiten in Jena und Aachen eröffnet. Diese beiden Standorte bilden zusammen die User Facility, in der neue Prozesse industriell relevant gemacht werden.

Forschungsfeld: Strahlquellen

Die Entwicklung entsprechend starker UKP-Strahlquellen ist Voraussetzung für diese ambitionierten Pläne. Dafür werden die komplementären Konzepte für Faserlaser am Fraunhofer IOF und für Slab- und Scheibenlaser am Fraunhofer ILT massiv vorangetrieben. Aktuell sind 3,5 kW erreicht; die Partner wollen das System noch in diesem Jahr auf 10 kW hochskalieren.

Forschungsfeld: Systemtechnik

In den Applikationslaboren steht neben den Multi-kW-UKP-Strahlquellen auch die gemeinsam entwickelte Systemtechnik zur Verfügung. Damit werden Anwendungen in vier Zukunftsfeldern erforscht: Produktion, Bildgebung, Materialien und Wissenschaft.

Forschungsfeld: Anwendung

Die Bearbeitung ultraharter Materialien ist eine mögliche Anwendung der neuen UKP-Laser.So sollen zum Beispiel ultraharte Diamant-Komposit-Keramikrohre für den Einsatz auf dem Meeresgrund mit dem Laser präzise und schnell bearbeitet werden. Andere Beispiele liegen im Bereich der Photovoltaik oder der Batterieherstellung.

Darüber hinaus kann mit den neuartigen ultraschnellen Laserquellen kohärente Strahlung im EUV-Bereich erzeugt werden. Damit werden vor allem Projekte im Bereich der Bildgebung realisierbar. Mit der kohärenten EUV-Strahlung lassen sich biologische oder Halbleiter-Strukturen im Nanometerbereich abbilden. Zum Beispiel für die Vermessung von Defekten auf Lithografiemasken für die Chipfertigung ergeben sich damit Perspektiven.