Weit abstimmbares Laserlicht und schnelle IR-Detektion

Wir nutzen Frequenzkonverter zur Erzeugung einfrequenter Strahlung über einen breiten Spektralbereich.

Nichlineare Frequenzkonversion

In nichtlinear-optischen Materialien treten unter intensiver Laserstrahlung Prozesse auf, bei denen sich die Wellenlänge des einfallenden Lichts ändert. Zu diesen Prozessen zählen Frequenzverdopplung, Summenfrequenz-Bildung sowie optisch-parametrische Generation.

Am bekanntesten ist die Frequenzverdopplung, die unter anderem in grünen Laserpointern genutzt wird. Mithilfe optisch-parametrischer Generation lässt sich aus Festfrequenz-Pumplasern Laserlicht mit abstimmbarer Wellenlänge erzeugen. Dafür werden vor allem Materialien mit Quasi-Phasenanpassung eingesetzt. So können mit periodisch gepoltem Lithiumniobat und Lithiumtantalat optisch-parametrische Oszillatoren für Wellenlängenbereiche vom Sichtbaren bis zum Terahertz-Bereich gebaut werden. Die Summenfrequenz-Bildung kann unter anderem genutzt werden, um Strahlung aus dem mittleren Infrarot (MIR) in den Wellenlängenbereich < 1 µm zu konvertieren und dann mit Standard-Silizium-Detektoren und -Bildsensoren nachweisen zu können.

Schwerpunkt der Arbeiten am Fraunhofer IPM sind Frequenzkonverter wie optisch-parametrische Oszillatoren (OPO), SHG-Module und Frequenzmischer auf der Basis von Dauerstrich-Lasern für industrielle Partner sowie Endkunden. Sie erlauben die Erzeugung einfrequenter Strahlung im UV, VIS, NIR und MIR bis zu mehreren Watt Leistung – zum Beispiel für spektroskopische und holographische Anwendungen.

Fraunhofer IPM greift auf langjährige Erfahrungen mit nichtlinear-optischen Materialien wie Lithiumniobat und Lithiuntantalat zurück und hat durch Grundlagenforschung im Rahmen der assoziierten Professur für Optische Systeme an der Universität Freiburg stets Zugang zum aktuellen Stand der Forschung auf diesem Gebiet.