Kürzere Lichtpulse dank nano-strukturierter Gitter – Im Nano-Argovia-Projekt UltraNanoGRACO wird ein neuartiges Lasersystem getestet

Wissenschaftler des CSEM Muttenz, der Fachhochschule Nordwestschweiz und des Startups Menhir Photonics AG (Basel) setzen nanostrukturierte Gitter ein, um extrem kurze Lichtpulse mit hoher Energie zu generieren (Foto: CSEM Muttenz, FHNW, Menhir Photonics).

Im Nano-Argovia-Projekt UltraNanoGRACO untersucht ein Wissenschaftlerteam des CSEM Muttenz, der Fachhochschule Nordwestschweiz und des Startups Menhir Photonics AG (Basel) einen neuartigen Laserpuls-Kompressor, der mit einem ultraschnellen Laser kombiniert werden soll. Das Lasersystem soll für extrem
kurze Lichtpulse mit hoher Energie sorgen.

Verstärkung erforderlich
Ultraschnelle Laser haben eine Vielzahl von möglichen Anwendungen. Diese reichen von Telekommunikation über Messtechnik oder Bearbeitung von Metallen bis hin zu medizinischen Anwendungen. Die Lichtpulse dieser Laser sind weniger als 1 Pikosekunde (10-12 Sekunden) lang. Je nach Anwendung müssen die Pulse verstärkt werden. Um Schäden an den Verstärkern durch zu hohe Pulsenergie zu vermeiden, werden die Lichtpulse dabei zunächst gestreckt und hinter dem Verstärker wieder komprimiert. Dabei hat die Qualität der Komprimierung einen entscheidenden Einfluss auf die Länge des Pulses und die maximale Energie. Für verschiedene Anwendungen müssen diese Parameter optimiert werden.

Gitter führen zur Überlagerung
Im Nano-Argovia-Projekt UltraNano-GRACO untersuchen Wissenschaftler unter Leitung von Dr. Fabian Lütolf vom CSEM Muttenz einen neuartigen Laserpuls-Kompressor für ultraschnelle Laser, der eine individuelle Anpassung der Pulslänge und Pulsenergie ermöglichen soll. Dabei passieren die gestreckten Lichtpulse die neu entwickelten optischen Gitter. Die Gitter bewirken, dass sich die zuvor zeitlich und räumlich getrennten Wellenlängen nun erneut überlagern, wodurch ein kürzerer und intensiverer Lichtpuls entsteht.

Der im Projekt zusammen mit den Partnern Dr. Bojan Resan (Hochschule für Technik, FHNW) und Dr. Florian Emaury (Menhir Photoics AG) untersuchte Kompressor verkürzt und verstärkt den Lichtpuls nicht nur massgeschneidert, sondern erfüllt mit einem optimierten Design zudem die nötigen Anforderungen bezüglich Stabilität und Wirtschaftlichkeit.

Die Projektpartner testen, ob der Kompressor zusammen mit dem ultraschnellen Menhir Photonics Laser in der Lage ist, zuverlässig Pulse mit Wellenlängen von 1550 nm zu generieren, die für Telekommunikation, Messtechnik und nicht-lineare optische Anwendungen verwendet werden können.

«Die beteiligten Partner im Nano-Argovia-Projekt UltraNanoGRACO ergänzen sich bestens mit ihrer Expertise im Design und der Herstellung von Nanostrukturen sowie in der Forschung und Entwicklung von Lasern. Für Menhir Photonics ist das Projekt eine ideale Gelegenheit eine Machbarkeitsstudie durchzuführen.»

Dr. Florian Emaury, Geschäftsführer und Mitgründer von Menhir Photonics AG

Weitere Information zu den Projektpartnern: CSEM, Hochschule für Technik, FHNW, Menhir Photonics