© K.-U. Wudtke / Fraunhofer IPM

Wellenlängen nach Maß

Optisch-parametrische Oszillatoren sind leistungsfähige Lichtquellen für die Spektroskopie. Wir entwickeln weit durchstimmbare OPOs für den Einsatz in Wissenschaft und Industrie.

Laserlichtquellen für Wissenschaft und Industrie

Alle Wellenlängen – von UV bis MIR

Optisch parametrische Oszillatoren (OPOs) zeichnen sich durch ihre weite Durchstimmbarkeit bei gleichzeitig hoher Leistung über große Wellenlängenbereiche aus. Daher sind sie eine ideale Lichtquelle für spektroskopische Experimente und finden seit Jahren vielfältige Anwendungen, zum Beispiel in der Molekülspektroskopie, der Photochemie oder der Spurengasanalyse. Eingesetzt werden die OPOs u. a. für spektroskopische Anwendungen in der Grundlagenforschung oder als wellenlängenflexible Lichtquellen für die interferometrische Lithographie.

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Abstimmbereiche der optisch-parametrischen Oszillatoren

OPOs für den Dauerstrichbetrieb (cw-OPOs)

Der Schwerpunkt am Fraunhofer IPM liegt auf der Entwicklung von OPOs für den Dauerstrichbetrieb (cw-OPOs, continuous-wave). Die eigens entwickelte Optik, Mechanik und Elektronik wird so aufeinander abgestimmt, dass Lichtquellen mit hoher Konversionseffizienz, mechanischer Stabilität und zuverlässigem Betrieb entstehen. Die Systeme decken je nach Anforderung den Spektralbereich von 350 nm bis 5500 nm – also VIS, NIR, MIR – ab. Andere Wellenlängen können auf Anfrage ebenfalls bereitgestellt werden.

Ein Beispiel ist der mit dem Photonics Prism Award 2014 ausgezeichnete »C-WAVE«, welcher von der Firma Hübner vertrieben wird. Der C-WAVE ermöglicht eine weite spektrale Abdeckung im sichtbaren Bereich ohne einen manuellen Komponentenwechsel und ist damit eine sehr interessante Alternative beispielsweise zu Farbstofflasern.

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Konversionseffizienz eines typischen nichtresonanten Konverters

SHG- und SFG-Module

Darüber hinaus entwickeln wir SHG- und SFG-Module für den UV, VIS, NIR und MIR-Bereich mit Konversionseffizienzen über 50 Prozent. Dabei kommen je nach Leistungsbereich (Milliwatt bis viele Watt) resonant überhöhte Systeme, nichtresonante Konversion oder Wellenleitertechnologien zum Einsatz. Unser Leistungsspektrum reicht von Machbarkeitsstudien, Produktentwicklung für Hersteller, Pilotserienproduktion bis hin zu Einzelgeräten für Endkunden.

Optische Doppel-Frequenzkämme

Doppel-Frequenzkammspektrum
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Typisches Spektrum eines Schwebungssignals von zwei überlagerten Frequenzkämmen bei einem optischen Modenabstand von 250 MHz

Als neue Option entwickelt Fraunhofer IPM optische Doppel-Frequenzkämme für die Gasanalyse. Für die Erzeugung der Doppel-Frequenzkämme im NIR bei 1550 nm kommen faserbasierte Komponenten aus dem Telekommunikationssektor zum Einsatz. Der vielseitige Aufbau ermöglicht frei wählbare Repetitionsraten der Kämme zwischen 250 und 500 MHz (0,008 – 0,016 cm-1), sowie eine variable spektrale Abdeckung von 200 bis 700 GHz (6 – 23 cm-1) mit optischen Ausgangsleistungen bis zu 300 mW.

Um ein breites Anwendungsspektrum abzudecken, werden die im NIR erzeugten Frequenzkämme mittels nichtlinear-optischer Wechselwirkung ins MIR (3 bis 5 µm) konvertiert – bei Ausgangsleistungen bis zu 2 mW. Der Spektralbereich der Konversion kann mithilfe weiterer nichtlinear-optischer Materialien bis zu 10 µm erweitert werden.

Weitere Informationen

 

Optisch-parametrischer Oszillator C-Wave

Der preisgekrönte C-Wave wurde in Kooperation mit der Universität Freiburg (Lehrstuhl für Optische Systeme) und der Firma Hübner GmbH & Co KG entwickelt.

22.12.2020

Metamaterial Inc.
installiert C-WAVE

Der kanadische Photonik-Spezialist Metamaterial hat erstmals den durchstimmbaren Laser »C-WAVE GTR« installiert.

 

Optisch-Parametrische
Oszillatoren

Schmalbandiger Dauerstrichlaser

Dauerstrichlaser sind leistungsstarke Werkzeuge für ein breites Anwendungsspektrum wie Spektroskopie, Gasanalyse, Holographie oder Interferometrie.

 

Doppel-Frequenzkamm-Spektroskopie

Das von Fraunhofer IPM entwickelte Spektrometer schließt die Lücke zwischen klassischer FTIR-Spektroskopie und QCL-/ICL-basierter Spektroskopie und vereint die Vorteiler beider Ansätze.

 

 

Zusammenarbeit mit der
Universität Freiburg

Fraunhofer IPM arbeitet auf dem Gebiet der nichtlinear-optischen Frequenzkonversion eng mit der Professur für Optische Systeme der Universität Freiburg zusammen. So entstehen aus den Ergebnissen der physikalischen Grundlagenforschung unter anderem neue abstimmbare Lichtquellen wie die cw-OPOs.

 

Forschung und Innovationsleistungen am Fraunhofer IPM im Bereich der optisch-parametrischen Oszillatoren wurden wiederholt ausgezeichnet.

Hugo-Geiger-Preis

Für seine Promotionsarbeit zur optischen Erzeugung von Dauerstrich-Terahertzwellen erhielt Dr. Jens Kiessling 2014 den 1. Hugo-Geiger-Preis.

 

Prism Award 2014

Der optisch-parametrische Oszillator »C−Wave« wird auf der »Photonics West« in Kalifornien mit dem Photonics Prism Award ausgezeichnet.