Ultra-LIFE

Optische Komponenten und Baugruppen
mit hohen Lebensdauern
für Ultrakurzpuls-Laser und Systeme

Ultra-LIFE

Spitzenleistungen erfordern
leistungsfeste Komponenten

Eine immer kür­zere Dauer der Laser­pulse führt bei etwa glei­cher Gesamt­ener­gie pro Puls zu immer höhe­ren Spit­zen­leis­tun­gen wäh­ren der Puls­dauer. Schnell sind hier die Belas­tungs­gren­zen bis­he­ri­ger Opti­ken und opti­scher Bau­grup­pen erreicht. Typi­sche Bau­ele­mente in Ultra­kurz­puls­la­ser-Anla­gen wie opti­sche Kris­talle, Spie­gel und Beu­gungs­git­ter errei­chen schnell ihre Zer­stör­schwelle und müs­sen daher in kur­zen Inter­val­len aus­ge­tauscht wer­den. Das Ver­bund­pro­jekt Ultra-LIFE hat sich daher zum Ziel gesetzt, Mög­lich­kei­ten einer erheb­li­chen Stei­ge­rung der Leis­tungs­fä­hig­keit die­ser Kom­po­nen­ten zu erfor­schen. Kri­tisch ist hier­bei zum einen das Mate­rial des opti­schen Bau­teils selbst, durch wel­ches der Laser­strahl hin­durch geführt wird (z.B. des Kris­talls). Des Wei­te­ren ist aber ins­be­son­dere die Ober­flä­che, auf die der Strahl zunächst trifft, ent­schei­dend. Kleinste Fehl­stel­len kön­nen hier Aus­gangs­punkt für die Zer­stö­rung sein. Jedoch ist z.B. das Mate­rial bis­he­ri­ger Kris­talle nur bedingt für die Poli­tur geeig­net. Neue Kris­tall­ma­te­ria­lien und eine anschlie­ßende ent­spre­chende Stei­ge­rung der Ober­flä­chen­güte kön­nen somit die Stand­zeit erhö­hen. Spe­zi­elle Anti-Reflex-Beschich­tun­gen oder Struk­tu­rie­run­gen kön­nen die Leis­tungs­fes­tig­keit der Kom­po­nen­ten wei­ter stei­gern. Glei­ches gilt für Beu­gungs­git­ter. Auch für sie müs­sen zunächst Ver­fah­ren erforscht wer­den, sie mit mög­lichst fehl­stel­len­freien Ober­flä­chen her­zu­stel­len oder zu repro­du­zie­ren, um anschlie­ßend geeig­nete Beschich­tungs­ver­fah­ren zu erfor­schen.

Neue optische Kristalle und Hochleistungsbeschichtungen für stärkere Laser

Im Ver­bund wer­den daher zum einen neue Mate­ria­lien für nicht­li­neare opti­sche Kris­talle und neue Her­stel­lungs­ver­fah­ren für Beu­gungs­git­ter erforscht, zum ande­ren ver­schie­dene Tech­ni­ken der Ober­flä­chen­be­hand­lung und -beschich­tung erprobt. Für diese und wei­tere opti­sche Kom­po­nen­ten, wie z.B. Spie­gel, wer­den ver­schie­dene Schicht­ab­schei­de­ver­fah­ren, wie z.B. Plasma-Ionen unter­stützte Ver­damp­fungs­pro­zesse, Magne­tron-Zer­stäu­ben und Ionen­strahl-Zer­stäu­bung, als auch die Kom­bi­na­tion neuer Schicht­ma­te­ria­lien, wie z.B. ter­näre Oxide, erprobt und ver­gli­chen. Das Fin­den der geeig­nets­ten Kom­bi­na­tio­nen von Beschich­tungs­ma­te­rial und –ver­fah­ren, der Schicht­struk­tur aber auch der Pro­zess­kon­trolle stellt hier­bei eine große Her­aus­for­de­rung dar, da sie für jede Art von zu beschich­ten­dem Bau­ele­ment indi­vi­du­ell opti­miert wer­den müs­sen. Jeder der Part­ner bringt hier seine Exper­tise in jeweils einem oder meh­re­ren die­ser Berei­che in den Ver­bund ein mit dem Ziel, so zusam­men opti­sche Kom­po­nen­ten und Bau­grup­pen zu erar­bei­ten, wel­che den aktu­ell ver­füg­ba­ren in ihrer Leis­tungs­fä­hig­keit um etwa das Dop­pelte über­le­gen sein wer­den.

Mit Errei­chen die­ser anspruchs­vol­len Ziele wird es gelin­gen die Ultra­kurz­puls­la­ser-Tech­no­lo­gie auch in Anwen­dungs­be­rei­chen, bei­spiels­weise von der Her­stel­lung bio­kom­pa­ti­bler Implan­tate bis zur Struk­tu­rie­rung von Solar­zel­len, zu eta­blie­ren, für die die bis­her hohen War­tungs- und Instand­hal­tungs­kos­ten noch ein Aus­schluss­kri­te­rium sind.

Koordinator

Dr. Alexandre Gatto

Carl Zeiss Jena GmbH

Carl-Zeiss-Promenade 10

07745 Jena

Tel.: 03641 / 643851

E-Mail: a.gatto@zeiss.de

Projektvolumen

4,7 Mio. € (ca. 46,1% Förderanteil durch das BMBF)

Projektlaufzeit

1.10.2012 — 30.9.2015

Projektpartner

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Teil des Photonik Forschung Deutschland-Programms