Abstimmbare Laser

Am Fraunhofer ILT werden Laser mit einstellbarer Wellenlänge von UV bis MIR für ein breites Anwendungsspektrum von der Messtechnik bis hin zur Materialbearbeitung entwickelt. Die Umsetzung erfolgt auf Basis von breitbandig verstärkenden Lasermedien, wie Titansaphir oder Alexandrit sowie auf optisch parametrischen Strahlquellen bzw. Konvertern.

Es wurden bereits Lösungen für eine große Bandbreite spezifischer Anforderungen realisiert, etwa mittlere Leistungen von einigen Milliwatt bis einigen zehn Watt, Zeitregime von ultrakurzen Pulsen bis zum kontinuierlichen Betrieb oder spektrale Eigenschaften von ultrabreiten Spektren bis zum Einfrequenzbetrieb. Die Parameterbereiche und Anwendungsfelder für Laser und Optiken werden im Rahmen aktueller Forschungsvorhaben kontinuierlich erweitert. Im Vordergrund stehen bedarfsgerechte Lösungen zur Umsetzung neuer Ideen sowie zur Optimierung bestehender Systeme.

So sind etwa in der Atmosphärenforschung aufgrund der anspruchsvollen Einsatzbedingungen wie z. B. auf Schiffen, in Flugzeugen oder in arktischen Regionen in der Regel sehr robuste Strahlquellen gefragt. Bei der Lasermaterialbearbeitung mit angepassten Wellenlängen kommen u. a. frequenzkonvertierte Laser hoher mittlerer Leistungen zum Einsatz. Neben der Optimierung etablierter Laserkonzepte mit Wellenlängen um 1 μm und darunter werden auch Bereiche im langwelligeren Infrarot erschlossen.

Im Bereich der Quantentechnologie entwickelt das Fraunhofer ILT in enger Kooperation mit internationalen Spitzenforschern neue Anwendungen für parametrische Strahlquellen und Frequenzkonverter. Diese reichen von der non-invasiven Sensorik über die datensichere Kommunikation und Kryptographie bis hin zu Komponenten für Quantencomputer.

Das Leistungsangebot umfasst Machbarkeitsstudien, die Entwicklung oder Optimierung von Lasern und Frequenzkonvertern, die Systemintegration, die Analyse und Validierung sowie umfassende Beratung.

Abstimmbare Laser

• UV bis NIR: Breitbandig abstimmbare Laser und Frequenzkonverter mit Nanosekunden-Pulsen und geringer spektraler Linienbreite
• MIR: Abstimmbare OPO, OPG und OPA

Leistungsspektrum

• Technologieberatung und Patentrecherchen
• Simulation und Design
• Machbarkeitsstudien und Charakterisierung von Komponenten und Strahlquellen
• Entwicklung von Demonstratoren und Prototypen

Scheuer, S., Munk, A., Hammerschmidt, N., Strotkamp, M., Höffner, J.:
Diode-pumped, Q-switched Alexandrite laser as emitter for general purpose atmospheric Lidar systems.
11th EPS-QEOD Europhoton Conference on Solid-State, Fibre, and Waveguide Coherent Light Sources (EUROPHOTON 2024), 25-30 AUGUST 2024, Vilnius, Lithuania. EPJ Web Conf. 307, 04033, (2024).
http://dx.doi.org/10.1051/epjconf/202430704033 (Open Access)

Mense, T. H., Höffner, J., Baumgarten, G., Eixmann, R., Froh, J., Mauer, A., Munk, A., Wing, R., and Lübken, F.-J.:
3D wind observations with a compact mobile lidar based on tropo- and stratospheric aerosol backscatter.
Atmospheric Measurement Techniques 17(6), 1665-1677 (2024)
https://doi.org/10.5194/amt-17-1665-2024 (Open Access)

Scheuer, S., Munk, A., Strotkamp, M., Haefner, C. L., Höffner, J., Froh, J.:
Efficient intra-cavity frequency doubled, diode-pumped, Q-switched Alexandrite laser directly emitting in the UV.
OPTICS EXPRESS 32(5), 7553-7563, (2024)
https://doi.org/10.1364/OE.513731 (Open Access)

Munk, A., Scheuer, S., Strotkamp, M., Jungbluth, B., Froh, J., Mense, T., Mauer, A., Höffner, J.:
Energy-scaling of a diode-pumped Alexandrite laser and prototype development for a compact general-purpose Doppler lidar.
APPLIED OPTICS 62(33), 8732, (2023)
http://dx.doi.org/10.1364/ao.504567 (Open Access)

Höffner, J., Froh, J., Mense, T., Mauer, A., Strotkamp, M., Munk, A., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
Ground-based general-purpose Doppler lidar: A technology for Doppler aerosol measurements and beyond.
International Conference on Space Optics - ICSO 2021|Online Only. Proc. SPIE 11852, International Conference on Space Optics — ICSO 2020, 1185229-, (18 S.) (2021)
https://doi.org/10.1117/12.2599364

Hamperl, J., Geus, J., Mølster, K., Zukauskas, A., Dherbecourt, J., Pasiskevicius, V., Nagy, L., Pitz, O., Fehrenbacher, D., Schaefer, H., Heinecke, D., Strotkamp, M., Rapp, S., Denk, P., Graf, N., Dalin, M., Lebat, V., Santagata, R., Melkonian, J., Godard, A., Raybaut, M., Flamant, C.:
High Energy Parametric Laser Source and Frequency-Comb-Based Wavelength Reference for CO2 and Water Vapor DIAL in the 2 µm Region: Design and Pre-Development Experimentations.
Atmosphere 12, 402- (2021)
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Dherbecourt, J.B.,Raybaut, M.,Melkonian, J.M.,Hamperl, J.,Santagata, R.,Dalin, M.,Lebat, V.,Godard, A.,Flamant, C.,Totems, J.,Chazette, V.,Pasiskevicius, V.,Heinecke, D.,Schäfer, H.,Strotkamp, M.,Geus, J.F.,Rapp, S.,Sodemann, H.,Sodemann, H.:
Design and pre-development of an airborne multi-species differential absorption Lidar system for water vapor and HDO isotope, carbon dioxide, and methane observation.
International Conference on Space Optics — ICSO 2021, 2021, Online Only, Proceedings Volume 11852, International Conference on Space Optics — ICSO 2020; 118521U (2021)
https://doi.org/10.1117/12.2599326

Walochnik, M., Jungbluth, B., Huber, H., Ammersbach, J., Munk, A., Strotkamp, M., Traub, M., Hoffmann, D., Poprawe, R.,
Diode-pumped cw Alexandrite laser with temporally stable 6.5 W in TEM00 operation with prospect of power scaling.
OPTICS EXPRESS 28, 15761-15769 (2020) ‘
https://doi.org/10.1364/OE.391274

Munk, A., Strotkamp, M., Jungbluth, B., Froh, J., Mense, T., Mauer, A., Höffner, J.:
Rugged diode-pumped Alexandrite laser as an emitter in a compact mobile lidar system for atmospheric measurements.
APPLIED OPTICS - (2020)
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Strotkamp, M., Munk, A., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D., Höffner, J.:
Diode-pumped Alexandrite laser instrument for next generation satellite-based Earth observation.
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Strotkamp, M., Munk, A., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D., Höffner, J.,
Diode‑pumped Alexandrite laser for next generation satellite‑based earth observation lidar.
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Höffner ,J., Strotkamp,M., Munk, A., Jungbluth, B.:
Demonstration of a compact and universal Doppler lidar based on a novel diode pumped alexandrite ring laser.
PROCEEDINGS OF SPIE 11180 1118029- (2019)
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Höffner, J., Froh, J., Mauer, A., Lübken, F.-J., Strotkamp, M., Munk, A., Jungbluth, B.:
A Novel Diode Pumped Alexandrite Ring Laser for Doppler Lidar.
Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC), 23 – 27 June 2019, Munich, Germany. Proceedings of Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference, 1-1 (2019)  
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Munk, A., Jungbluth, B., Strotkamp, M., Hoffmann, H.-D., Poprawe, R., Höffner, J., Lübken, F.-J.:
Diode-pumped Alexandrite ring laser in single-longitudinal mode operation for atmospheric lidar measurements.
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Elsen, F., Jungbluth, B., Nyga, S., Wüppen, J., Hoffmann, D.:
High-Power Optical Parametric Generation and Amplification of Femtosecond Pulses at 2 Microns -
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Elsen, F., Jungbluth, B., Nyga, S., Wüppen, J., Hoffmann, H.-D.:
High-power 2-micron optical-parametric frequency converter with sub-picosecond pulse duration.
SPIE LASE 2019, San Francisco, CA, 2-7 February 2019. Solid State Lasers XXVIII: Technology and Devices (Proc. of SPIE), 108960O, (4 S.) (2019)
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Munk, A., Strotkamp, M., Walochnik, M., Jungbluth, B., Traub, M., Hoffmann, H.-D., Poprawe, R., Höffner, J., Lübken, F.-J.,
Diode-pumped Q-switched Alexandrite laser in single longitudinal mode operation with Watt-level output power.
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Blass, D., Nyga, S., Jungbluth, B., Hoffmann, H.D., Dilger, K.:
Composite Bonding Pre-Treatment with Laser Radiation of 3 µm Wavelength: Comparison with
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Materials 11, 1216- (2018)
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Strotkamp, M., Elsen, F., Löhring, J., Traub, M., Hoffmann, D.:
Two stage Innoslab amplifier for energy scaling from 100 to >500 mJ for future lidar applications.
APPLIED OPTICS 56, 2886-2892 (2017)
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Jungbluth, B., Elsen, F., Wueppen, J., Nyga, S., Strotkamp, M., Hoffmann,D., Poprawe, R.:
High-power optical parametric frequency converters with addressable wavelengths in the IR.
Solid State Lasers XXVI: Technology and Devices, SPIE LASE, 2017, San Francisco, California, United States. Proc. of SPIE Vol. 10082, 100820O (6 S.) 1-6 (2017)
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Elsen, F., Livrozet, M., Strotkamp, M., Wüppen, J., Jungbluth, B., Kasemann, R., Löhring, J., Meissner, A. Meyer, R., Hoffmann, D., Poprawe, R.:
Demonstration of a 100mJ OPO/OPA for Future Lidar Applications and LIDT Testing of Optical Components for MERLIN.
Solid State Lasers XXVI: Technology and Devices, San Francisco, California, United States
27 January - 1 February 2017. Proc. of SPIE Vol. 10082 100821L (6 S.) 1-6 (2017)
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Elsen, F., Livrozet, M., Strotkamp, M., Wüppen, J., Jungbluth, B., Kasemann, R.,
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Demonstration of a 100-mJ OPO/ OPA for future lidar applications and laser-induced damage threshold testing of optical components for MERLIN.
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Blass, D., Krelinga, S., Nyga, S., Westphalen, T.,Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.,Dilger, K.:
CFRP bonding pre-treatment with laser radiation of 3 μm wavelength: Laser/material interaction.
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Carstens, H., Högner, M., Saule, T., Holzberger, S., Lilienfein, N., Guggenmos, A, Jocher, C., Eidam, T., Esser, D., Tosa, V. , Pervak, V., Limpert, J., Tünnermann, A., Kleineberg, U., Krausz, F., Pupeza, I.:
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Jungbluth, B., Elsen, F., Strotkamp, M., Wüppen, J., Hoffmann, D.: 
Gepulste Hochleistungslaser mit adressierbarer Wellenlänge im IR
Photonik Nr 6, 34-37 (2015)

Li, P., Lewin, M., Kretinin, A.V. , Caldwell, J. D., Novoselov, K. S. , Taniguchi, T., Watanabe, K., Gaussmann, F., Taubner, T.:
Hyperbolic phonon-polaritons in boron nitride for near-field optical imaging and focusing
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Bensmann, S., Gaußmann, F., Lewin, M., Wüppen, J., Nyga, S., Janzen, C., Jungbluth, B., Taubner, T.:
Near-field imaging and spectroscopy of locally strained GaN using an IR broadband laser
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Elsen, F., Heinzig, M., Livrozet, M. J.: Löhring, J., Wüppen, J., Büdenbender, C., Fix, A., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
Feasibility and performance study for a space-borne 1645 nm OPO for French-German satellite mission MERLIN
SPIE Photonics Europe, 13-17 April 2014, Brussels, Belgium. Proceedings Volume 9135, Laser Sources and Applications II; 913515 (2014)
https://doi.org/10.1117/12.2052396

Gronloh, B., Russbueldt, P., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
Green sub-ps laser exceeding 400 W of average power
Proc. SPIE 8959, 89590T (10 S.) (2014)
https://doi.org/10.1117/12.2041288

Livrozet, M. J., Elsen, F., Wüppen, J., Löhring, J., Büdenbender, C., Fix, A., Jungbluth, B., Hoffmann, D.:
Feasibility and performance study for a space-borne 1645 nm OPO for French-German satellite mission MERLIN
Proc. SPIE 8959, 89590G (7 S.) (2014)
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Riedel, R., Rothardt, J., Beil, K., Gronloh, B., Klenke, A., Höppner, H., Schulz, M., Teubner, U., Kränkel, C., Limpert, J., Tünnermann, A., Prandolini, M.J., Tavella, F.:
Thermal properties of borate crystals for high power optical parametric chirped-pulse amplification
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Strotkamp, M., Witte, U., Munk, A., Hartung, A., Gausmann, S., Hengesbach, S., Traub, M.:
Broadly tunable, longitudinally diode-pumped Alexandrite laser
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Petraviciute-Lötscher, L., Schneider, W., Rußbüldt, P., Gronloh, B., Hoffmann, H.-D., Kling, M. F., Apolonski, A.:
Direct low-harmonic generation in gas at MHz repetition rate
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Strotkamp, M., Munk, A., Jungbluth, B., Dahlhoff, K., Jansen, P., Broch, S., Gomm, S., Bachner, M., Fuchs, H., Holland, Hofzumahaus, A.:
Design of a rugged 308 nm tunable UV laser for airborne LIF measurements on top of Zeppelin NT
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Gronloh, B., Russbueldt, P., Schneider, W., Jungbluth, B., Hoffmann, H.-D.:
High average power sub-picosecond pulse generation at 515 nm by extracavity frequency doubling of a mode-locked Innoslab MOPA 
Proc. SPIE 8235, (10 S.) (2012)
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Jungbluth, B., Nyga, S., Pawlowski, E., Fink, T. Wüppen, J.:
Efficient frequency conversion of pulsed microchip and fiber laser radiation in PPSLT
Proc. SPIE 7912, 79120K, (8 S.) (2011)
https://doi.org/10.1117/12.878870

Wueppen, J., Jungbluth, B., Taubner, T., Loosen, P.:
Ultrafast tunable mid IR source
36th Ann.l Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. Houston, TX, USA, (2 S.) (2011)
https://doi.org/10.1109/irmmw-THz.2011.6104904

Wueppen, J., Jungbluth, B., Taubner, T., Loosen, P.:
Ultrafast Tunable Mid IR Source
IEEE IRMMW-THz Conference, Houston, (2011)

Wueppen, J., Pawlowski, E., Traub, M., Jungbluth, B., Hasler, K.-H., Sumpf, B., Erbert, G.:
Compact module of a frequency-doubled, cw diode laser with an output power of more than 500mW at 531nm and a beam quality of less than 1.3 
Proc. SPIE 7582, 758204, 8 S., (2010)
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Gronloh, B., Mans, T., Rußbüldt, P., Jungbluth, B., Wester, R., Hoffmann, D.:
High Power SHG at 515 nm by means of extracavity frequency conversion of sub-picosecond pulses from a mode-locked Innoslab MOPA
Advanced Solid-State Photonics, OSA Technical Digest Series. Optical Society of America, San Diego, Ca., January 31-February 3, 2010. Paper AtuA13, 2 S., (2010)
https://doi.org/10.1364/ASSP.2010.ATuA13

Nyga, S., Geiger, J., Jungbluth, B.:
Frequency doubling of fiber laser radiation of large spectral bandwidths
SPIE LASE, 2010, San Francisco, California, US. Proceedings Volume 7578, Solid State Lasers XIX: Technology and Devices; 75780P (2010)
https://doi.org/10.1117/12.842075

Strotkamp, M., Schwarz, T., Jungbluth, B., Faidel, H., Leers, M.:
Efficient, green laser based on a blue-diode pumped rare-earth-doped fluoride crystal in an extremely short resonator
Proceedings of SPIE 7578, 75780O, (2010)
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Strotkamp, M., Schwarz, T., Jungbluth, B.:
Power Scaling of a Compact and Efficient Blue Diode Pumped Solid State Laser Emitting Green Light
Advanced Solid-State Photonics, OSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America), paper AMB29, (2010)
https://doi.org/10.1364/ASSP.2010.AMB29

Strotkamp, M., Schwarz, T., Jungbluth, B.:
Efficient, green laser based on a blue-diode pumped rare earth doped fluoride crystal in an extreme short resonator
Conference on Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe - EQEC 2009, Munich,
Mulhouse: European Physical Society 1-1, (2009)
https://doi.org/10.1109/CLEOE-EQEC.2009.5196609

Duering, M., Kolev, V., Luther-Davies, B.:
Generation of tuneable 589nm radiation as a Na guide star source using an optical parametric amplifier
Opt. Expr. 17, 437-446, (2009)
https://doi.org/10.1364/OE.17.000437 (Open Access)

Gronloh, B., Höfer, M., Wester, R., Hoffmann, H.-D.:
High power UV generation at 355 nm by means of extracavity frequency conversion of a high repetition rate Innoslab MOPA system
Proc. SPIE 7193, 71930Y, (2009)
http://dx.doi.org/10.1117/12.813633

Jungbluth, B., Oberbeckmann, D., Wueppen, J.:
Power-scaling and prototyping of a gain switched Ti:Sapphire laser with a tuning range of 400 nm
Proc. SPIE 7193, 71930, (8 S.) (2009)
https://doi.org/10.1117/12.809085

Jungbluth, B., Vierkoetter, M., Hoefer, M., Loehring, J., Oberbeckmann, D., Hoffmann, D.:
Design and characterization of a rugged and compact setup for widely tunable harmonic generation in the ultraviolet
Proc. SPIE 6455, (10 S.) (2007)
https://doi.org/10.1117/12.698623

Hoefer, M., Traub, M., Kleindienst, R., Sipma, H., Hoffmann, H.-D., Wessels, P., Burdack, P.:
Multi ten-watt, ultra-stable, and tuneable Innoslab-based single frequency MOPA
Proc. SPIE 6451, (7 S.) (2007)
https://doi.org/10.1117/12.709592

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