MÜNCHEN / LONDON (IT BOLTWISE) – Die technologische Souveränität Deutschlands steht auf dem Spiel, da die Abhängigkeit von Seltenen Erden und importierten Kristallen die Laserindustrie unter Druck setzt. Fraunhofer forscht an Alternativen, um diese kritische Abhängigkeit zu verringern.
Die technologische Souveränität Deutschlands ist zunehmend bedroht, da die Abhängigkeit von Seltenen Erden und importierten Kristallen die Laserindustrie unter Druck setzt. Diese Rohstoffe sind essenziell für die Herstellung von Laserkristallen und aktiven Laserfasern, die in zahlreichen Anwendungen von der Fertigung bis zur Medizin unverzichtbar sind. Die jüngsten Exportbeschränkungen Chinas haben diese Abhängigkeit erneut verdeutlicht und die Notwendigkeit alternativer Lösungen aufgezeigt.
Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB arbeitet intensiv an der Entwicklung neuer Laserquellen und verbesserter Kristalle. Unter der Leitung von Prof. Dr. Marc Eichhorn und Dr. Christelle Kieleck wird an der Züchtung und Verarbeitung von Laserkristallen geforscht, um die Verfügbarkeit dieser kritischen Materialien zu sichern. Die Forschung umfasst die gesamte Wertschöpfungskette der Laserfertigung, von der Simulation und dem Design neuer Materialien bis hin zu Demonstratoren.
Ein zentraler Aspekt der Forschung ist die Züchtung und Verarbeitung von Laser- und nichtlinearen Kristallen. Diese Kristalle verstärken das Licht, indem sie optische Energie speichern und in definierten Wellenlängen als Laserstrahlung freisetzen. Nichtlineare optische Materialien ermöglichen zudem die Umwandlung von Wellenlängen, was neue Anwendungen in der Medizintechnik und Umweltanalytik eröffnet.
Die Qualität der Kristalle ist entscheidend für ihre Leistungsfähigkeit. Neben der Dotierung sind die optische Qualität, Absorption, Wärmeleitfähigkeit und Polarisationseigenschaften von Bedeutung. Die Züchtung und Verarbeitung erfordert spezielles Know-how, da viele Prozesse nicht automatisierbar sind. Rohkristalle müssen geschnitten, geschliffen, poliert und beschichtet werden, um ihre Effizienz und Belastbarkeit zu optimieren.
Fraunhofer hat einen neuen Teststand entwickelt, um die optische Zerstörschwelle von Kristallen zu ermitteln. Diese Messungen sind entscheidend, um die Robustheit der Kristalle bei Belastung durch Laserstrahlung zu erhöhen. Die Ergebnisse fließen in die Optimierung von Laseraufbauten ein, die je nach Kristallgüte und -geometrie angepasst werden.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung maßgeschneiderter optischer Fasern. Diese werden für spezifische Anwendungen wie die Materialbearbeitung und Laserchirurgie benötigt. Fraunhofer erforscht insbesondere Seltenerd-dotierte Quarzglasfasern und fluoridische Laserfasern, um leistungsstarke und robuste Hochleistungsfasern zu fertigen.
Die Ergebnisse dieser Forschung werden vom 24. bis 27. Juni auf der Messe LASER in München präsentiert. Fraunhofer zeigt dort seine neuesten Entwicklungen in den Bereichen Kristalle, nichtlineare Optiken, Zerstörschwellenmesstechnik und Faserlaser.
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