Wissenschaftspreis:
Forschung im Verbund

Gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft zeichnet der Stifterverband

exzellente Verbundprojekte der angewandten Forschung aus.

Der mit 50 000 Euro dotierte Wissenschaftspreis "Forschung im Verbund" prämiert Arbeiten, bei denen Fraunhofer-Institute mit der Wirtschaft und/oder anderen Forschungsorganisationen kooperiert haben. Der Preis wird alle zwei Jahre verliehen.

Preisträger 2012

Das Projekt: Ultrakurze Laserpulse für Wissenschaft und Industrie

Lasertechnik verwendet Licht. Licht lässt sich schnell und präzise ablenken, formen und fokussieren. Pulst man Laserlicht und verkürzt die Pulsdauer immer weiter, arbeitet das Laserwerkzeug noch präziser. Ein Vorteil: Das bearbeitete Material erwärmt sich immer weniger. Deshalb sind ultrakurze Pulse mit hoher Leistung ideal für die Medizin, etwa bei Schädeloperationen, da die Hirnhaut nicht geschädigt wird, oder beim Abtragen von Tumorgewebe, um umgebende Gewebe und Blutgefäße zu schonen. Aber auch in der Materialbearbeitung wird diese Präzisionstechnik geschätzt, zum Beispiel zur Bearbeitung von Glas, wenn etwa schmale Lautsprecherschlitze in Smartphone-Displays geschnitten werden müssen.

Die genauere und schonendere Bearbeitung hochempfindlicher Materialien durch ultrakurze Laserpulse ist seit Jahren anerkannt. Bisher mangelte es aber häufig an Leistung. Die entwickelte Laser-Plattform löst dieses Problem mit dem Innoslap-Verstärker als Herzstück. Um eine Laserkristall-Platte, den Slab, gruppieren sich vier Spiegel. An den beiden gegenüberliegenden Seiten des Slabs tritt ein Pumpstrahl ein; ultrakurze Laserpulse passieren durch wiederholtes Umlenken über die Spiegel mehrmals den Slab. Dabei wird jedes Mal Energie vom Pumpstrahl auf die Laserpulse übertragen, bis die gewünschte Leistung erreicht ist.



Entwickelt und verfeinert wurde die Plattform vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT zusammen mit mehreren Verbundpartnern aus Wissenschaft und Wirtschaft: dem Lehrstuhl für Lasertechnik der RWTH Aachen, dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik sowie den Unternehmen JENOPTIK, EdgeWave und AMPHOS - die letzten beiden sind Ausgründungen des Fraunhofer ILT.

Um neue Märkte für Lasersysteme mit ultrakurzen Wellenlängen zu erschließen musste das Entwicklerteam die mittlere Laserleistung von Ultrakurzpuls-Strahlquellen steigern - bis in den Bereich einiger hundert Watt. Denn höhere Leistung ermöglicht höhere Produktionszahlen in der Wirtschaft und kürzere Messzeiten bei wissenschaftlichen Experimenten.

Zwei Verbundprojekte drehten sich zwischen 2008 und 2011 um die Entwicklung der neuen Strahlquelle: Das BMBF-Förderprojekt PIKOFLAT, in dem es um die Strukturierung von Druck- und Prägewerkzeugen ging. Ziel war hierbei, die Bearbeitungszeiten zu reduzieren; Ergebnis ist zum Beispiel die Fertigung von Prägewalzen für besonders feinstrukturierte Autoarmaturen in nur ein bis zwei Tagen. Im zweiten Verbundprojekt, KORONA, kooperierte Fraunhofer eng mit dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching bei München und mit der RWTH Aachen. Gemeinsam entwickelten die Wissenschaftler eine kompakte Strahlquelle, deren besonders kurzwelliges Licht die Untersuchung von Nanostrukturen ermöglicht.