Laser & Lichtquellen - Fraunhofer IOF

Lichtquellen und Laser dienen als Sonde, Werkzeug, Informationsträger und Treiber in der Grundlagenforschung, der industriellen Produktion, der Medizin, der Kommunikation und der Verteidigung.

Darüber hinaus basieren visionäre Konzepte, wie z.B. die lasergetriebene Kernfusion oder Teilchenbeschleunigung auf Kenndaten, die heutige Laserarchitekturen nicht bereitstellen können. Dies erfordert die Erforschung und Entwicklung grundlegend neuer Konzepte und Herangehensweisen.

Das Fraunhofer IOF bietet seinen Kunden eine weltweit angesehene Kompetenz auf dem Gebiet der modernen Laserquellenentwicklung, welche durch eine hochmoderne und vollständige Prozesskette zur Darstellung von aktiven und passiven Fasern flankiert wird.

Lasersysteme und Komponenten für die Sicherheit und die Verteidigung

In der Verteidigung und zivilen Sicherheit finden Lichtquellen und Lasersysteme Verwendung in verschiedensten Szenarien, z.B. in der Aufklärung und zur Abwehr von Drohnen und Flugkörpern. Das Fraunhofer IOF bietet seinen Kunden ein umfangreiches Portfolio ausgehend von Beratung, über einzelne Komponenten bis hin zu Ultrahochleistungslasersystemen.

Gepulste und kontinuierlich emittierende Hochleistungslaser im nahen und mittleren Infrarot
Lasersysteme mit Turbulenz-Kompensation / Strahlstabilisierung
Fasertechnologie, faseroptische Bauelemente und Baugruppen
Optische Systeme zur Übertragung von höchster Laserleistung (Teleskope)
Frequenzkonvertierte Laser
Lasersysteme für optronische Aufklärung

Ein getarnter Laser auf einem offenen Feld, im Freien. Ein Laserstrahl tritt aus dem Hochenergielaser aus und schießt auf eine Drohne. — © Fraunhofer IOF
Simulation der Drohnenabwehr mit Hochenergielaser

Lasersysteme für die Grundlagenforschung

Laser bieten als Lichtquelle einzigartige Eigenschaften. Ultrakurze Laserpulse bilden die kürzesten künstlich erzeugten Events, die hohe Kohärenz erlaubt die Konzentration von Licht in kleinsten Raumbereichen. Somit sind Laser ein unersetzliches Werkzeug in der Grundlagenforschung mit unerreichter zeitlicher und räumlicher Auflösung. Sie erlauben die Verbindung von höchster Präzision mit höchsten Intensitäten zur Untersuchung neuartiger Prozesse und Verfahren.

Hochrepetierende Hochintensitätslaser
Einfrequente und durchstimmbare Hochleistungslaser
Lasergetriebene Plasma-Quellen hoher Leistung von THz bis Röntgenstrahlung
Komplette XUV-Beamlines mit hohem Photonenfluss und deren Anwendung in der hochauflösenden Bildgebung und Spektroskopie

Ein dunkles Bild von einem Laser. Ein kurzer Laserstrahl kommt aus ihm heraus. — © Fraunhofer IOF
Ultrakurzpulslaser

Lasertechnologie für die industrielle Produktion

Laser erlauben die anspruchsvollste Bearbeitung einer Vielzahl von Materialien. Dabei sind Bearbeitungsgeschwindigkeit und -ergebnisse konventionellen Ansätzen weit überlegen. Ausgehend von einer ausgewiesenen Expertise der Laser-Materialbearbeitung bietet das Fraunhofer IOF seinen Kunden neben neuartigen Laserquellen ebenso Applikationsuntersuchungen und eine darin mündende Prozessentwicklung an.

Beratung zu Laser-Materie-Wechselwirkung / Applikationsuntersuchungen
Kontinuierliche und ultraschnell geschaltete Hochleistungslaser in verschiedenen Spektralbereichen (z.B. 1µm und 2µm Wellenlänge)
Gepulste und ultrakurzgepulste Laser höchster Performance und Stabilität
Faseroptische Bauelemente und Baugruppen
Transport- und laseraktive Fasern / Großkern-, Multimode- und Mehrkernfasern
Sekundärstrahlungsquellen
Zeitliche und räumliche Strahlformung höchster Dynamik
Hochdynamische Fokusnachführung

Eine Abbildung eines Lasers mit einem Laserstrahl. Der Laserstrahl wird im Inneren des Lasers über Spiegel reflektiert. In der rechten unteren Ecke ist eine Vergrößerung des Laserstrahls zu sehen, der aus dem Laser austritt, mit verschiedenen Laserformen im Vordergrund. — © Fraunhofer IOF
Illustration der Lasermaterialbearbeitung

Zukunftstechnologien

Die Kenndaten auch der leistungsstärksten Laser sind teils Größenordnungen hinter den Anforderungen visionärer und dennoch hochgradig gesellschaftsrelevanter Anwendungen der Zukunft. Grundlegend neue Ansätze sind zu erforschen, zu entwickeln und zu realisieren. Das Fraunhofer IOF sieht sich als Vorreiter wegweisender Lasertechnologien und erarbeitet in enger Kooperation mit seinen Kunden Konzepte und Technologien für Laserquellen von morgen.

Systeme und Komponenten für die lasergetriebene Kernfusion
Treiberlaser für Plasmaquellen kurzwelliger Strahlung
Lasersysteme für die Teilchenbeschleunigung
Laserquellen für die Beseitigung von Weltraumschrott

Bild von zwei verschiedenen Strahlen, die durch verschiedene Lupen gehen. Die Strahlen treffen auf denselben Spiegel und werden zu einem einzigen Strahl gebündelt, der erneut durch eine Lupe geht und in einem weißen Licht endet. — © Fraunhofer IOF
Optischer Strahlengang

Laser für optische (Satelliten-)Kommunikation

Der weltweite Datenverkehr wächst kontinuierlich und wird auf technischer Ebene durch optische Informationsübertragung realisiert. Neben dem Ausbau von breitbandigen Laserquellen und -verstärkern zur Nutzung neuer spektraler Kapazitäten sowie Raummultiplexing in optischen Glasfasernetzen wird die optische Übertragung auch für Freistrahlkommunikation genutzt. Hierzu gehören Satellitenverbindungen untereinander und zu Stationen auf der Erde, um ebenfalls riesige Datenmengen zu bewältigen. Das Fraunhofer IOF Jena forscht auf diesem Gebiet mit Arbeiten zu Lasertechnologien, um diesen Anforderungen auch in Zukunft gerecht zu werden.

Multiplexing beliebiger Spektral- und Raumkanäle für optische Fasernetzwerke
Telekommunikationsverstärker für Raummultiplexing (Multikern-EDFA)
Spektrale Multiplexer verschiedener Sendeleistungen für terrestrische und weltraumbasierte Freistrahlkommunikation (Strahlkombiner basierend auf Volumen-Bragg Gittern oder kompakten Beugungsgitteraufbauten)
Hochleistungsquellen für interplanetare Kommunikation (multi-kW)

Zwei Geräte, die nebeneinander liegen. Sie haben einen runden Sockel und ein Quadrat auf der Vorderseite (vergleichbar mit einer Glühbirne, aber mit einem Quadrat). Um sie herum liegen blaue Schnüre, die zu einem einzigen zusammengebunden sind. — © Fraunhofer IOF
Spektraler Strahlkombinierer

Lichtquellen für die Quantentechnologie

Hochentwickelte Quantenlichtquellen sind eine zentrale befähigende Ressource für Anwendungen in der Quantenkommunikation, Sensorik und im Quantencomputing. Das Fraunhofer IOF erforscht die präzise Erzeugung und Manipulation von Photonen und bietet seinen Kunden innovative Lösungen für die Anforderungen der modernen Quantenforschung und -anwendungen.

Hochleistungsfähige Quantenlichtquellen, Entwicklung von Systemen für die Erzeugung von Quantenlicht (Quetschlicht, Photonenpaare, abgeschwächte Laserpulse)
Stabilität und Effizienz, Realisierung kompakter, hochstabiler Quantenlichtquellen für reale Betriebsbedingungen, mit besonderem Fokus auf Weltraumqualifizierung
Anwendungsvalidierung, vollständige Integration von Erzeugung, Manipulation, und Validierung nichtklassischer Zustände, Integration in Systeme für Kommunikation, Sensorik und Quantencomputing
Photonik-Integration, Entwicklung von Photonik-Systemen auf SiN (Silizium-Nitrid) und LNOI (Lithium Niobat auf isolierendem Substrat) zur Realisierung kompakter und effizienter Quantenlichtquellen

Ein metallisches und farbenfrohes Stück. Es hat die Form eines dreidimensionalen Kreuzes. — © Fraunhofer IOF
Verschränkte Photonenquelle für Weltraumanwendungen

Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IOF

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelt Lösungen mit Licht – von dessen Erzeugung über die Manipulation bis zur Nutzung als Sensor und Werkzeug. Je nach Auftrag unterstützen wir unsere Kunden entlang der gesamten Prozesskette oder bei einzelnen Prozessschritten – vom Design, über die Fertigung von Komponenten, der Assemblierung zu opto-mechanischen bzw. opto-elektronischen Systemen bis hin zur ganzheitlichen Charakterisierung.

In enger Abstimmung begleiten wir unsere Kunden auf Wunsch von ihren ersten Fragestellungen bis hin zur Markteinführung. Wir übernehmen auch die Überführung der Ergebnisse und Entwicklungen in die Prozesse unserer Partner und Kunden in Form von Personalqualifizierung oder Technologietransfer.

Ergänzend zur Auftragsforschung bieten wir auch individuelle Dienstleistungen an, wie das funktionelle Beschichten von Oberflächen, Werkstoff- und Bauteilprüfungen, Ultrapräzisionsbearbeitungen von Komponenten, Highspeed 3D-Vermessungen oder auch den Bau von maßgeschneiderten Komponenten und Sondermaschinen. Darüber hinaus hält das Institut eine Vielzahl an Patenten zu optischen Technologien und Entwicklungen, für die wir verschiedene Lizenzierungsmodelle anbieten. Über aktuelle technologische Trends und Entwicklungen informieren wir in individuellen Weiterbildungen und Workshop-Formaten.

Weitere Informationen zu unseren Dienstleistungen finden Sie auf den entsprechenden Technologie-Seiten.