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Wissenschaft: Lasergerät: So kurz, dass man es kaum beschreiben kann

Die neue Femtosekundenlaseranlage des Fachbereichs Ingenieurwissenschaften der Hochschule RheinMain arbeitet so schnell, dass die Pulsgeschwindigkeit für einen Laien kaum beschreibbar ist. Am Mittwoch wurde die weltweit einzigartige Anlage feierlich eingeweiht.
Die neue Femtosekundenlaseranlage der Hochschule RheinMain wird in einem abgedunkelten Raum betrieben. Ein Mitarbeiter gewährt einen Blick in das Innere der Apparatur. Die neue Femtosekundenlaseranlage der Hochschule RheinMain wird in einem abgedunkelten Raum betrieben. Ein Mitarbeiter gewährt einen Blick in das Innere der Apparatur.
Rüsselsheim. 

Eine Femtosekunde entspricht einem unvorstellbar kleinen Zeitraum von 10-15 oder anders ausgedrückt von 0,000 000 000 000 001 Sekunden. Mit dieser Pulsgeschwindigkeit arbeitet der neuen Femtosekundenlaser, der am Mittwoch im Fachbereich Ingenieurwissenschaften der Hochschule RheinMain feierlich eingeweiht wurde.

Einzigartige Apparatur

Doch das ist nicht die einzige Besonderheit des Lasers. In Kombination mit einem speziellen Scanner, wird der Ultrakurzpuls-Laser zu einer weltweit einzigartigen Apparatur. Dabei sind sein Aussehen und sein Aufbau zumindest für einen Laien auf den ersten Blick nicht wirklich spektakulär. Der Laser selbst ist etwa eineinhalb bis zwei Meter lang. Er befindet sich in einem beigen Metall-Gehäuse und ist so von außen nicht sichtbar. Sein Licht tritt aus einem kleinen Fenster aus und wird mit Hilfe eines diffizilen Aufbaus in die richtigen Bahnen und zu dem seitlich angebrachten Scanner gelenkt. Eine Kühlvorrichtung sorgt für die perfekte Temperatur in dem abgedunkelten Laborraum.

Der Scanner sei das, „wo das Spannende passiert“, wie Stefan Kontermann erzählt. Stefan Kontermann ist Professor für Technische Optik und Photonik an der Hochschule RheinMain und für die Anschaffung der Femtosekundenlaseranlage federführend verantwortlich. Finanziert wurde das Projekt über die Förderlinie FHInvest des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Die Laseranlage ist Teil eines umfassenden Forschungsprojekts, dem vom Ministerium Gelder in Höhe von insgesamt 750 000 Euro zugehen.

Doch was ist der Anwendungsbereich der Femtosekundenlaseranlage? Zunächst einmal gebe es eine praktische Anwendung, bei der auch eine Kooperation mit Firmen erfolgen soll, sagt Kontermann. „Durch die extrem kurzen Pulszeiten und damit kurzen Wechselwirkungen zwischen Licht und Material können Schmelzwirkungen vermieden werden“, erklärt Kontermann. So könnten hochpräzise Schnittkanten im Nanobereich gefräst werden.

Einsatz im LED-Bereich

Damit werden sogenannte Diffraktiv-optische Elemente (DOE) in transparente Oberflächen geschliffen, ohne dabei deren Transparenz zu zerstören. Verwendung findet diese Technik bei der Herstellung von LED Beleuchtungskörpern. Die DOE sorgten dabei für eine Ablenkung des Lichts nach unten, also in den Raum, ohne dabei die Transparenz des Leuchtmittels zu beeinträchtigen. Aktuell werde diese Lichtbrechung noch durch speziell angebrachte Vorrichtungen erreicht.

Eine weitere Anwendung des Lasers sei bezüglich schwarzen Siliziums gegeben. Schwarzes Silizium werde bei der Herstellung von Solarzellen für Photovoltaikanlagen verwendet, erklärt Kontermann. Der Femtosekundenlaser könne durch seine einzigartige Bestrahlung neue Materialeigenschaften erzeugen. Ein Vorgang, der sonst nicht möglich sei. In Bezug auf seine photonische Anwendung werde so nach Laserbestrahlung eine höhere Absorptionsfähigkeit der mit schwarzem Silizium beschichteten Solarzellen erreicht. So könnten die Solarzellen hocheffizient arbeiten.

Der Femtosekundenlaser soll natürlich auch den Forschungen der Master-Studenten und der Doktoranden im Studiengang Angewandte Physik zur Verfügung stehen. Mehrere Forschungslinien werden aktuell bis 2019, beziehungsweise 2020 vorangetrieben. Dabei geht es beispielsweise bei dem Projekt UltraLIMO um die Ultrakurzpuls-Lasermaterialfunktionalisierung für innovative mikrooptische Bauelemente.

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