JAHRBUCH research I development I consulting

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1 JAHRBUCH 2015 research I development I consulting

2 JAHRBUCH 2015 research I development I consulting

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4 3 INHALTSVERZEICHNIS 1. Das LZH 2015 im Fokus 5 5. Veranstaltungen und Messen Rückblick auf das Jahr Veranstaltungen Jahr des Lichts Messeteilnahmen Kolloquien Das LZH Aufbau und Fakten Profil 8 6. Veröffentlichungen Organisation Wissenschaftliche Veröffentlichungen Organisationsstruktur Abteilung Laserkomponenten Mitglieder Abteilung Laserentwicklung Aufsichtsrat Abteilung Biomedizinische Optik Vorstand Abteilung Nanotechnologie Wissenschaftliches Direktorium Abteilung Produktions- und Systemtechnik Industriebeirat Abteilung Werkstoff- und Prozesstechnik Abteilungsleiter Pressemitteilungen Das LZH in Zahlen Umsatzentwicklung Gliederung der Einnahmen Dienstleistungen Personalentwicklung Services Forschung und Entwicklung am LZH 3.1 Berichte aus den Abteilungen und Gruppen Abteilung Laserkomponenten Technische Dienste 8.2 Verwaltung 8.3 Marketing und Kommunikation Abteilung Laserentwicklung Abteilung Biomedizinische Optik Abteilung Nanotechnologie Abteilung Produktions- und Systemtechnik Abteilung Werkstoff- und Prozesstechnik Akademische Arbeiten Wissenswertes Nachwuchsförderung und Weiterbildung Ausbildung Vorlesungen und Seminare Weiterbildung 47

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6 Das LZH 2015 im Fokus 5 1. DAS LZH 2015 IM FOKUS 1.1 Rückblick auf das Jahr 2015 Industrielle Auftragslage gestiegen 2015 war ein außerordentlich erfolgreiches Jahr für das LZH. Der Zuwachs des industriellen Anteils an den Einnahmen zeigt, dass die Orientierung des LZH als außeruniversitäres Forschungsinstitut auf den Bedarf der Unternehmen zugeschnitten ist. Alleinstellungsmerkmale im Bereich der Lasertechnologie und das Vorhalten der gesamten Technologiekette begründen das anhaltend hohe Interesse nationaler und internationaler Unternehmen an individuellen High- Tech-Lösungen aus Hannover. Im LZH wurden marktrelevante Zukunftstrends vorausschauend erkannt, die Forschungsthemen vorangetrieben und wissenschaftliche Dienst- und Transferleistungen mit Erfolg umgesetzt. Investitionen in die Infrastruktur Um diese Fortschritte zu ermöglichen, wurden in 2015 erhebliche Investitionen in die Infrastruktur vorgenommen, von der Erneuerung der zentralen Kälteanlagen über die Modernisierung des Versuchsfeldes mit fünf High-Power-Laserkabinen bis hin zu umfangreichen Modernisierungen und Erweiterungen des optischen Beschichtungsbereiches. In einer Bauzeit von nur zwölf Wochen sind aus der ehemaligen Hausmeisterwohnung zusätzlich 120 qm Laborfläche entstanden; daher konnten alle Aufträge fristgerecht erfüllt werden. HoLQueSt 3D wurden bereits erste Meilensteine auf dem Weg zur industriellen Verarbeitung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) im Automobilbau erreicht. Bei LaserLeichter wollen die Verbundpartner die Verbreitung von belastungsangepassten und leichten Bauteilen aus Stahl- Aluminium-Mischverbindungen in der Mobilitätsindustrie erhöhen. Partner für die Niedersächsische Wirtschaft 2014 gemeinsam mit NiedersachsenMetall ins Leben gerufen, wurde auch 2015 der Innovationstag Lasertechnik wieder gut von Wirtschaftsvertretern, insbesondere aus der Region, angenommen. Über 50 Interessenten vornehmlich aus Niedersächsischen KMU's wurden im LZH in Vorträgen und durch Live-Demonstrationen über den aktuellen Stand zum Thema Präzisionsbearbeitung mit Lasern informiert. Die Veranstaltung bot zudem Einblicke in die Arbeitsweise und den Technologietransfer am LZH. Wissenschaftlich an vorderster Front Im abgelaufenen Jahr ist es dem LZH gelungen, wissenschaftlich an vorderster Front zu agieren, was die hohe Zahl an Veröffentlichungen belegt und durch ambitionierte Forschungsvorhaben mit DFG- und BMBF-Förderung deutlich wird. Der Auftakt der Veranstaltungsreihe "Wissenschaft und Wirtschaft im Dialog" bot viel Raum für Austausch Ein Beispiel zum Thema Leichtbau: Um gemeinsam mit der Automobil- und Luftfahrtindustrie zu neuen Technologien und Konzepten für ressourceneffiziente, praxistaugliche Herstellungsprozesse zu gelangen, engagiert sich das LZH als Koordinator des Verbands Photonischer Leichtbau. Dessen neun Verbundprojekte werden im Rahmen der Ausschreibung Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Das LZH bringt dabei seine Expertise direkt in zwei von diesen Projekten ein: HoLQueSt 3D und dem dieses Jahr gestarteten LaserLeichter. Bei Gleichsam gefreut hat uns das rege Interesse an unserer neuen Veranstaltungsreihe Wissenschaft und Wirtschaft im Dialog. In lockerer Atmosphäre trafen sich Geschäftspartner, Ehemalige und Mitarbeiter bei Live-Demonstrationen im Versuchsfeld und informierten sich gegenseitig über die aktuellen Forschungsschwerpunkte und Aktivitäten. Pflege und Ausbau wissenschaftlicher Netzwerke Für die erfolgreiche wissenschaftliche Arbeit am LZH ist nicht zuletzt eine gute Vernetzung unerlässlich. Diese konnte 2015 weiter ausgebaut und intensiviert werden. So ist das LZH an

7 6 Das LZH 2015 im Fokus dem neuen Sonderforschungsbereich (SFB) 1153 Tailored Forming der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität beteiligt. Im Rahmen des SFB sollen in den nächsten vier Jahren neuartige Prozesse entwickelt werden, mit denen es möglich werden soll, Massivbauteile aus verschiedenen Werkstoffen erst zu fügen und anschließend umzuformen. Mit der Einrichtung des Forschungsschwerpunkts Hybride Numerische Optik am Hannoverschen Zentrum für Optische Technologien (HOT) der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität konnten wir unsere Expertise im Bereich der Optiksimulation gemeinsam mit dem HOT, dem Institut für Produktentwicklung und Gerätebau und dem Institut für Quantenoptik bündeln. Messeaktivitäten Auftakt zu den Veranstaltungen des LZH gaben dieses Jahr die beiden großen Messen: Auf der Hannover Messe und der LASER World of Photonics haben wir zahlreiche bekannte und neue Kontakte erreicht und über die aktuellen Forschungsergebnisse und Dienstleistungen des LZH informiert. Nach dem sehr erfolgreichen Einstand letztes Jahr, stellte das LZH auch 2015 seine Exponate zum Thema Lasertechnik für die Produktion der Zukunft wieder auf dem Gemeinschaftsstand des Landes Niedersachsens aus. Zur LASER in München präsentierte sich das LZH mit einem neuen Standdesign, das idealen Raum für die zahlreichen, produktiven Fachgespräche bot. Unser besonderes Anliegen ist, den Nachwuchs für die Photonik zu begeistern. Ein Highlight war daher dieses Jahr für uns die Teilnahme an der inzwischen 5. IdeenExpo. Das Mitmachexponat, bei dem die Besucher sich ihr Junior-Laser- Diplom verdienen konnten, war beliebter Anziehungspunkt bei den Schülerinnen und Schülern. Für die im Jahr 2015 geleistete Arbeit danken wir unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Unseren Geschäftspartnern danken wir für das entgegengebrachte Vertrauen sowie Ehemaligen, Freunden und Förderern für Ihre Unterstützung und Anregungen zum Wohle des Instituts. Dr. rer. nat. Dietmar Kracht Technisch-Wissenschaftlicher Geschäftsführer LZH Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer Technisch-Wissenschaftlicher Geschäftsführer LZH Dipl.-Verw. (FH) Klaus Ulbrich Kaufmännischer Geschäftsführer LZH Der LZH Newsletter Aktuelle Informationen über ausgewählte Forschungsprojekte, Dienstleistungen und Veranstaltungshinweise des LZH erhalten Sie mit dem LZH Newsletter. Viermal im Jahr werden Abonnenten über anlaufende und abgeschlossene Projekte, Entwicklungen und Angebote des LZH informiert. Wir würden uns freuen Sie als regelmäßigen Leser zu gewinnen. Anmelden können Sie sich unter:

8 Das LZH 2015 im Fokus Jahr des Lichts Welche Bedeutung hat Licht für die Gesellschaft, deren Entwicklung und welche Potenziale eröffnet es für die Zukunft? Um diesen Fragen den angemessenen Raum zu geben, rief die UN- Generalversammlung das Jahr 2015 zum Internationalen Jahr des Lichts und der Lichttechnologien aus. Als Forschungsinstitut für Photonik und Lasertechnologie war es daher gerade 2015 für das Laser Zentrum Hannover e.v. (LZH) ein zentrales Anliegen, die Bedeutung von Licht durch verschiedene Veranstaltungen nach außen zu tragen. Licht für die Industrie auf der Hannover Messe Welche Möglichkeiten die Lichttechnologie Laser für die Industrie und insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bietet, zeigte das LZH im April auf der Hannover Messe. Mit dem Thema Lasertechnik für die Produktion der Zukunft präsentierte das LZH Exponate zur additiven Fertigung, zu effizienten laserunterstützten Prozessen, Leichtbau und smarten Sensoren. Wie bereits im letzten Jahr war das LZH Teil des Gemeinschaftsstands des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur in der Halle Research und Technology. Auch 2015 zeigte sich: Das innovative Umfeld in der Halle ist ideal für den Messeauftritt des LZH. Denn die Besucher/ -innen dieser Halle sind im Speziellen auf der Suche nach neuen Technologien und anwendungsorientierter Forschung. So ergaben sich auch dieses Jahr viele interessante Kontakte zu KMU und Großunternehmen. Light for Innovation auf der Laser World of Photonics Eine besondere Bedeutung im Jahr des Lichts hatte natürlich die Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik im Juni in München. Die Laser World of Photonics und der World of Photonics Congress vereinten alle wichtigen Akteure der Branche, sowohl aus der Forschung als auch aus der Industrie. Zu diesem Anlass präsentierte sich das LZH mit einem neuen Messekonzept. Gemeinsam mit seinen Ausgründungen Cutting Edge Coatings GmbH, Micreon GmbH und neolase GmbH zeigte das Forschungsinstitut innovative Lasertechnik aus Hannover. Der neue LZH-Stand bot ausreichend Platz für ausführliche Gespräche mit Kunden, Partnern und Ehemaligen sowie neuen Interessenten und wurde entsprechend gut angenommen. Untergliedert in die drei Ausstellungsbereiche Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien sowie Biomedizinische Photonik bekamen die Besucher in München Einblicke in neueste Forschungsergebnisse und Dienstleistungen des LZH gemäß der Devise Light for Innovation. Nachwuchs für Licht begeistern Die Zukunft des Lichts und des Nachwuchses stand Anfang Juli für neun Tage auf dem Messegelände Hannover im Fokus. Die IdeenExpo begeistert im zweijährigen Turnus für naturwissenschaftliche und technische Berufe. Das LZH ist seit den Anfängen dabei und bringt den jungen Besucher/-innen die Lasertechnik näher. Dieses Jahr erprobten über Gäste am Mitmachexponat des LZH ihr Können. Beim Laserschneiden, -schweißen, -strukturieren und einer Laser-OP konnten sie ihre Fertigkeiten testen und mehr über den echten Prozess erfahren. Belohnt wurden die erfolgreichen Teilnehmer/-innen mit ihrem persönlichen Junior-Laser-Diplom. Lasertechnik erleben Besonders beeindruckend ist es, die Lasertechnik live zu erleben. Daher lädt das LZH regelmäßig zu Veranstaltungen in seine Räumlichkeiten ein, um den Besuchern bei Live-Demonstrationen Prozesse vorzuführen. Beim Zukunftstag im April und beim Tag des Lichts im November dieses Jahres bekamen Schüler/ -innen an verschiedenen Stationen Einblicke in die Arbeit und die Infrastruktur eines Forschungsinstituts. Die Lasertechnik ist auch für Erwachsene immer wieder faszinierend. Die Veranstaltungen Innovationstag Lasertechnik und Wissenschaft und Wirtschaft im Dialog machten dies 2015 für interessierte Vertreter aus Industrie und Forschung möglich. Die Besucher konnten erleben, welche Infrastruktur für Prozesse wie das Laserschneiden unter Wasser oder Dickblechschweißen nötig ist und wie die Prozesse ablaufen. Darüber hinaus wird bei diesen Veranstaltungen deutlich, wie wichtig die Zusammenarbeit mit Geschäftspartnern sowie der Technologietransfer aus der Wissenschaft in die Wirtschaft sind, und wie dies im LZH gelebt und umgesetzt wird. Lichtbasierte Technologien sind und bleiben Innovationstreiber in allen Bereichen des Lebens und der Wirtschaft. Daher wird das LZH auch über das Jahr des Lichts hinaus die photonischen Technologien in die Welt tragen. Das LZH begeistert für die Möglichkeiten der Lasertechnik

9 8 Das LZH Aufbau und Fakten 2. Das LZH Aufbau und Fakten 2.1 Profil Licht für Innovation seit seiner Gründung 1986 hat sich das Laser Zentrum Hannover e.v. (LZH) dem Fortschritt der Lasertechnik verschrieben. Gefördert durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr widmet sich das LZH der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Lasertechnik. Forschung, Entwicklung, Beratung, Aus- und Weiterbildung sowie Nachwuchsförderung in den Bereichen Photonik und Lasertechnologie sind die zentralen Aufgaben des LZH mit den Forschungsschwerpunkten: Optische Komponenten und Systeme Optische Produktionstechnologien Biomedizinische Photonik Die Arbeit in den geförderten Forschungsprojekten ist dabei stets an aktuellen und zukünftigen Anforderungen der Wirtschaft ausgerichtet. Bei den Industrieaufträgen steht der direkte Kundennutzen im Fokus der Arbeiten des LZH. Neben diesen Formen des Technologietransfers übermittelt das LZH Wissen in Form von klugen Köpfen in die Wirtschaft und Forschung und hat sich so ein beachtliches Netzwerk über die verschiedensten Branchen hinweg aufgebaut. Dabei setzt die Nachwuchsförderung des Instituts bereits in der Schule an: Führungen für Schulklassen, Schulpraktika, der Messestand auf der IdeenExpo und der alljährliche Zukunftstag geben Schüler/-Innen frühzeitig einen Einblick in die spannende Arbeitswelt eines Forschungsinstituts. Danach ist der Einstieg am LZH sowohl über eine klassische Berufsausbildung als auch über Studien- und Abschlussarbeiten sowie HiWi-Stellen und Praktika für Studierende möglich. Das LZH schafft so einen starken Transfer von grundlagenorientierter Wissenschaft in die anwendungsnahe Forschung und Industrie. Eine zentrale Voraussetzung hierfür ist die intensive regionale Vernetzung des LZH: Kooperationen mit verschiedenen niedersächsischen Universitäten, wie z.b. Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Medizinische Hochschule Hannover, Tierärztliche Hochschule Hannover, TU Braunschweig, TU Clausthal und Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Beteiligungen an den Exzellenz- und Spitzenclustern REBIRTH, Hearing4all, der Leibniz-Forschungsschule QUEST, Teilnahme an verschiedenen Sonderforschungsbereichen, wie z.b. PlanOS und Tailored Forming, sowie Partnerschaften mit zahlreichen renommierten Einrichtungen zeichnen das Laser Zentrum Hannover e.v. aus. So fungiert das LZH beispielsweise beim HITec (Hannover Institut für Technologie) als wichtiger Kooperationspartner der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover und ist in das disziplinübergreifende Laboratorium für Nano- und Quantenengineering (LNQE) sowie das Niedersächsische Zentrum für Biomedizintechnik, Implantatforschung und Entwicklung (NIFE) integriert. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Ingenieuren ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 17 erfolgreiche Ausgründungen sind bis heute aus dem Laser Zentrum Hannover e.v. hervorgegangen. Ungefähr 500 Arbeitsplätze sind so entstanden, vor allem in der Region Hannover. Wissenschaftler, die sich für die Selbstständigkeit entscheiden, können aus dem Institut herauswachsen, indem sie in der Gründungsphase Raum- und Laborkapazitäten des LZH anmieten können. Wenn die Räumlichkeiten nicht mehr ausreichen, erfolgt die räumliche Abnabelung und Niederlassung vorzugsweise in der näheren Umgebung.

10 Das LZH Aufbau und Fakten Organisation Organisationsstruktur Mitglieder AUFSICHTSRAT WISSENSCHAFTLICHES DIREKTORIUM VORSTAND UND GESCHÄFTSFÜHRUNG INDUSTRIEBEIRAT FACHABTEILUNGEN LASERKOMPONENTEN LASERENTWICKLUNG BIOMEDIZINISCHE Optik SERVICES MARKETING UND KOMMUNIKATION TECHNISCHE DIENSTE VERWALTUNG NANOTECHNOLOGIE PRODUKTIONS- UND SYSTEMTECHNIK WERKSTOFF- UND PROZESSTECHNIK FACHABTEILUNGEN Laser- Komponenten LASER- ENTWICKLUNG BIOMEDIZINISCHE OPTIK NANO- TECHNOLOGIE PRODUKTIONS- UND SYSTEMTECHNIK WERKSTOFF- UND PROZESSTECHNIK Prof. Dr. Detlev Ristau Dr. Jörg Neumann Dr. Tammo Ripken Prof. Dr. Boris Chichkov Dr.-Ing. Oliver Suttmann Dr.-Ing. Stefan Kaierle BESCHICHTUNGEN ULTRAFAST PHOTONICS BILDGESTÜTZTE LASERCHIRURGIE BIOFABRICATION Glas FÜGEN UND TRENNEN VON METALLEN Dr. Stefan Günster Dr. Dieter Wandt Dr. Alexander Krüger Dr. Lothar Koch Philipp von Witzendorff Dr.-Ing. André Springer CHARAKTERISIERUNG Dr. Lars Jensen FASEROPTIK Dr. Hakan Sayinc BIOPHOTONISCHE BILDGEBUNG UND MANIPULATION Dr.-Ing. Heiko Meyer NANOLITHOGRAPHIE Dr. Ulf Hinze VERBUNDWERK- STOFFE Dr.-Ing. Peter Jäschke MASCHINEN UND STEUERUNGEN Dr.-Ing. Jörg Hermsdorf PROZESS- ENTWICKLUNG Solid-state lasers Nanomaterialien LASER- MIKROBEARBEITUNG OBERFLÄCHEN- TECHNIK Dr. Henrik Ehlers Dr. Peter Weßels Dr. Laszlo Sajti Jürgen Koch Christian Nölke PHOTONISCHE MATERIALIEN NANOPHOTONICS SICHERHEITSTECHNIK Dr. Marco Jupé Dr. Carsten Reinhardt Dr. Michael Hustedt

11 10 Das LZH Aufbau und Fakten Mitglieder Im Berichtszeitraum hatte das LZH 82 Mitglieder aus Industrie sowie Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Die ordentliche Mitgliederversammlung fand satzungsgemäß am 27. November 2015 statt Aufsichtsrat Der Aufsichtsrat ist das Aufsichtsgremium des Vorstands und der Geschäftsführung. Er genehmigt die Schwerpunkte der Wissenschafts- und Forschungspolitik sowie die strategischen Tätigkeitsfelder des Vereins gehörten dem Aufsichtsrat folgende Mitglieder an: Dr. rer. pol. Horst Schrage Vorsitzender des Aufsichtsrats Hauptgeschäftsführer der IHK Hannover Ingelore Hering Stellvertretende Vorsitzende des Aufsichtsrats Nds. Ministerium Wirtschaft, Arbeit und Verkehr Prof. Dr. iur. Volker Epping Präsident der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Dr. rer. pol. Sabine Johannsen Vorstandsmitglied der Investitions- und Förderbank Niedersachsen NBank Dr.-Ing. Clemens Meyer-Kobbe Inhaber der Fa. MeKo Laserstrahl-Materialbearbeitungen e.k., Sarstedt

12 Das LZH Aufbau und Fakten Vorstand Der Vorstand ist gesetzlicher Vertreter des Vereins und führt als geschäftsführendes Vereinsorgan die Geschäfte gemäß den Beschlüssen der Mitgliederversammlung und des Aufsichtsrats. Der Vorstand setzt sich aus drei geschäftsführenden Vorständen sowie den Vorsitzenden des wissenschaftlichen Direktoriums und des Industriebeirats zusammen. Der geschäftsführende Vorstand besteht aus einem kaufmännischen und zwei technisch-wissenschaftlichen Vorständen gehörten dem Vorstand folgende Mitglieder an: Geschäftsführender Vorstand Dr. rer. nat. Dietmar Kracht Laser Zentrum Hannover e.v. Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer Laser Zentrum Hannover e.v. Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Institut für Transport- und Automatisierungstechnik Dipl.-Verw. (FH) Klaus Ulbrich Laser Zentrum Hannover e.v. Vorsitzender Wissenschaftliches Direktorium Vorsitzender Industriebeirat Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Ertmer Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Institut für Quantenoptik Dr. rer. pol. Volker Schmidt NiedersachsenMetall

13 12 Das LZH Aufbau und Fakten Wissenschaftliches Direktorium Das Wissenschaftliche Direktorium berät den Vorstand in wissenschaftlichen und technischen Fragestellungen im Bereich Forschung und Entwicklung, ist an der Weiterentwicklung der wissenschaftlich-strategischen Ausrichtung des Laser Zentrum Hannover e.v. beteiligt und gewährleistet die Betreuung von Promotionen, Master- und Bachelorarbeiten gehörten dem Wissenschaftlichen Direktorium folgende Mitglieder an: Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Ertmer Vorsitzender des Wissenschaftlichen Direktoriums Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Institut für Quantenoptik Prof. Dr. rer. nat. Alexander Heisterkamp Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Institut für Quantenoptik Prof. Dr. rer. nat. Uwe Morgner Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Institut für Quantenoptik Prof. Dr.-Ing. Volker Wesling Technische Universität Clausthal Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Kowalsky Technische Universität Braunschweig Institut für Hochfrequenztechnik Industriebeirat Der Industriebeirat unterstützt den Vorstand in technischen, wirtschaftlichen und wirtschaftspolitischen Fragestellungen und stärkt den Technologietransfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft gehörten dem Industriebeirat folgende Mitglieder an: Dr. rer. pol. Volker Schmidt Vorsitzender des Industriebeirats Hauptgeschäftsführer NiedersachsenMetall, Hannover Dr.-Ing. Joachim Balbach Geschäftsführer LaserProdukt GmbH, Alfeld Dr. rer. nat. Reinhard Baumfalk Vice President R&D Sartorius Lab Instruments GmbH & Co. KG, Göttingen Dipl.-Ing. (FH) Andreas Conzelmann Geschäftsführer TRUMPF Laser Marking Systems AG, Grüsch Dr. rer. nat. Wolfgang Ebert Geschäftsführer Laseroptik GmbH, Garbsen Dr.-Ing. Martin Goede Leitung Technologieplanung und -entwicklung Volkswagen AG, Wolfsburg Dr. rer. nat. Frank Korte Geschäftsführer Micreon GmbH, Hannover Dr.-Ing. Benedikt Ritterbach Geschäftsführer Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Salzgitter Dipl.-Ing. Holger Sindemann Geschäftsführer MTU Maintenance Hannover GmbH, Hannover Dr. rer. nat. Markus Weber Geschäftsführer Carl Zeiss Microscopy GmbH, Jena

14 Das LZH Aufbau und Fakten Abteilungsleiter Laserkomponenten Prof. Dr. rer. nat. Detlev Ristau Laserentwicklung Dr. rer. nat. Jörg Neumann Biomedizinische Optik Dr. rer. nat. Tammo Ripken Nanotechnologie Prof. Dr. rer. nat. Boris Chichkov Produktions- und Systemtechnik Dr.-Ing. Oliver Suttmann Werkstoff- und Prozesstechnik Dr.-Ing. Stefan Kaierle Verwaltung Dipl.-Bw. (FH) Dirk Wiesinger Technische Dienste Dipl.-Ing. Frank Otte

15 14 Das LZH Aufbau und Fakten 2.3 Das LZH in Zahlen Die wirtschaftliche Entwicklung des Laser Zentrum Hannover e.v. im Jahr 2015 wird anhand der nachfolgenden Ergebnisrechnung aufgezeigt. Die betriebliche Leistung betrug im Jahr 2015 Mio. 18,385 (Vorjahr: Mio. 16,005). Diese beinhaltet den Umsatz aus den Projekterträgen durch die Industrie, Land, Bund, EU und Sonstige in Höhe von Mio. 14,785 (Vorjahr: Mio. 12,405) sowie die Grundfinanzierung durch das Land Niedersachsen in Höhe von Mio. 3,600 (Vorjahr: Mio. 3,600). Die Aufwendungen für Investitionen betrugen insgesamt Mio. 3,366 (Vorjahr: Mio. 2,528). Der Anteil der Investitionen an den Gesamtaufwendungen betrug im Geschäftsjahr % (Vorjahr: 15 %). Im Jahr 2015 wurden am LZH 89 Forschungs- und Entwicklungsvorhaben bearbeitet. Es kamen in neue Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, davon zwei EU- Vorhaben, zur Bewilligung (s Gliederung der Einnahmen ). Die Eigenfinanzierungsquote lag bei 80 % (Vorjahr: 78 %) Umsatzentwicklung (in Mio. )

16 Das LZH Aufbau und Fakten Gliederung der Einnahmen % 36% 2% Industrie/-Beteiligung 12% 9% 16% 4% EU BMWi DFG BMBF Sonstige Nds. MW (Grundförderung) Personalentwicklung Die Aufteilung der Mitarbeiter am LZH ist in der folgenden Grafik dargestellt Anzahl der Mitarbeiter Wissenschaftliche Mitarbeiter inkl. Gastwissenschaftler Technisches Personal Administration Auszubildende

17 16 Forschung und Entwicklung am LZH 3. Forschung und Entwicklung am LZH 3.1 Berichte aus den Abteilungen und Gruppen Abteilung Laserkomponenten In der Abteilung Laserkomponenten werden sowohl die Grundlagen für komplexe Beschichtungen und Schichtsysteme erforscht, Schichtsysteme für konkrete Anwendungen entwickelt, als auch beschichtete Optiken geprüft und charakterisiert. Die Abteilung erarbeitet hochpräzise Kontrollverfahren für Beschichtungsprozesse und ist maßgeblich an der Weiterentwicklung von Normen und Standards auf dem Gebiet beteiligt. Komplexe Schichtsysteme, etwa für Satellitensysteme, Teleskope oder Lasersysteme, entwickelt die Gruppe Beschichtungen. Im Bereich des Ionenstrahl-Sputtering ist sie in der Lage, auch großangelegte Machbarkeitsstudien zu bearbeiten. Bisher werden Optiken, obwohl sie Funktionalitäten für mehrere Wellenlängen erfüllen, nur bei einer Wellenlänge zum Beispiel bezüglich Zerstörwellen spezifiziert. Damit lassen sich Beschichtungen nicht optimal auf die Anwendung auslegen. Im Projekt Ultra-LIFE überprüft die Gruppe Charakterisierung daher Optiken parallel mit zwei Wellenlängen sowohl im Nano- als auch im Femtosekundenbereich. Das Ziel dabei ist, die Wechselwirkungen des Lichts mit der Beschichtung besser zu verstehen und letztendlich Beschichtungen für Konversionskristalle oder auch dichroitische Beschichtungen zu verbessern. Moderne Optiken sind inzwischen den Messnormen und Standards zur Bestimmung der Laserzerstörschwellen weit voraus. Daher arbeitet die Gruppe außerdem daran, die etablierten Messnormen und ISO-Standards an die modernen Anforderungen anzupassen, zu verbessern und zu aktualisieren. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs/Transregios PlanOS entwickelt die Gruppe Prozessentwicklung neuartige Schichtmaterialien. Diese sollen zum Beispiel für Schutz- und Haftschichten auf Polymerfolien eingesetzt und mit weiteren optischen Funktionen, wie etwa Filterfunktionen oder Entspiegelungen, ausgestattet werden. Geplant ist, sie sowohl auf einzelne Komponenten als auch auf die gesamte Polymerfolie aufzubringen. Ein weiteres Ziel bei PlanOS ist es, durch Ionenstrahlzerstäuben kontinuierliche Übergänge von einem Polymer auf ein anorganisches transparentes Material zu erzeugen. Konventionelle oxidische Materialien sind dafür nicht geeignet, da sie beim Beschichten dünner Polymerfolien die Folien stark verformen. Um die Belastung zu reduzieren, werden den oxidischen Materialien organische Anteile zugefügt. Die Gruppe Photonische Materialien ist seit diesem Jahr am Projekt Hybride Numerische Optik des Hannoverschen Zentrums für Optische Technologien (HOT) beteiligt. In ihrem Teilprojekt modellieren sie Schichtwachstumsprozes se, um die Zerstörschwellen von Optiken zu erhöhen und neuartige Materialien zu evaluieren. Dieser Ansatz ist neu, da Beschichtungen nicht auf theoretischer Grundlage, sondern bisher nur empirisch verbessert werden. Für das Projekt entwickelt die Gruppe daher ein Multiskalenmodell. Dieses soll die elektronischen und optischen Beschichtungseigenschaften des Materials beschreiben sowie dessen Schichtstruktur bis auf die atomare Ebene abbilden. In das Modell sollen auch die nichtlinearen Eigenschaften einfließen. Zusammen mit aktuellen Ratengleichungsmodellen lassen sich damit Zerstörschwellen und die nichtlineare Absorption berechnen. Dieses neue Projekt knüpft an die Arbeiten zum Projekt CAPRICe an. Im Rahmen dessen wurde ein virtueller Kodierer erstellt, der ebenfalls über Multiskalenmodelle Beschichtungsprozess und -parameter auf atomarer Ebene abbildet. Beschichtete Optiken ABTEILUNGSLEITER Prof. Dr. Detlev Ristau Tel.: ,

18 Forschung und Entwicklung am LZH 17 Gruppe Beschichtungen (Abteilung Laserkomponenten) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Entwicklung und Herstellung von optischen Funktionsschichten Entwicklung von Schichtdesigns für Anwendungen aus der Lasertechnik, Messtechnik, Telekommunikation, Lichttechnik, Lithografie und Astronomie Deposition von oxidischen und fluoridischen Schichtstrukturen für den Wellenlängenbereich von 120 nm bis 4,8 µm mit thermischen Verfahren, ionengestützter Deposition (IAD) und Ionenstrahl-Sputterverfahren (IBS) Vergütung von Glassubstraten, Low-E-Substraten, fluoridischen Oberflächen, Laserkristallen und Faser endflächen Dielektrisch beschichtete Optiksubstrate zum Einsatz in Laseranwendungen und Messtechnik Bewertung von Beschichtungsprozessen und den beschichteten optischen Komponenten im Hinblick auf die Anwendungsbedingungen Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: Entwicklung von Schichtsystemen mit komplexer optischer Funktion und niedrigsten Verlusten für Laseranwendungen (Industrieprojekt) CELL-UV Kompakte und effiziente Laser mit Leistungen über 60 mw bei 355 nm für die Lebenswissenschaften und andere Applikationsfelder : effiziente und langzeitstabile Beschichtungen für UV-Lasersysteme (BMBF) Beschichtung von Optiken für das UV/VIS- und NIR-Instrument zum Einsatz in der Sentinel-4-Satellitenmission (Industrieauftrag) Ionenstrahl-Sputteranlage zur Deposition oxidischer Schichtsysteme GRUPPENLEITER Dr. Stefan Günster Tel.: , s.guenster@lzh.de

19 18 Forschung und Entwicklung am LZH Gruppe Charakterisierung (Abteilung Laserkomponenten) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Untersuchungen zu Wechselwirkungsmechanismen von gepulster Laserstrahlung mit dielektrischen optischen Beschichtungen In-situ-Zerstörerkennung und Auswertealgorithmen Zerstörschwellen- und Lebensdauerbestimmung u. a. gemäß ISO Entwicklung und Optimierung messtechnischer Verfahren für die hochpräzise Charakterisierung optischer Verluste Nachweislimits im sub-ppm Bereich: Absorption mittels Laserkalorimetrie Qualifizierung von Weltraumoptiken Kontamination und Leistungsverträglichkeit dielektrischer Schichtsysteme für extra-terrestrische Laseranwendungen Mitarbeit in Normungsgremien zur Standardisierung von Optikcharakterisierungsmethoden Oberflächeninspektion: In-situ- und Ex-situ-Partikel de tek tion in und auf optischen Schichten mittels Streulichtanalyse Nichtlineare Absorption im UV-Bereich: Schicht- und Substratqualifizierung Totale Streuung XUV-Spektralphotometrie Material- und Strukturanalyse mit elektromagnetischer Strahlung zwischen 2,4 nm und 20 nm Probenhalter für eine laserkalorimetrische Absorptionsmessung Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: Ultra-LIFE Optische Komponenten und Baugruppen mit hohen Lebensdauern für Ultrakurzpulslaser und Systeme : optische Beschichtungen für sub-200 fs Laserpulse und DUV-Laserwellenlängen mit sehr hoher Laserbeständigkeit (BMBF) MOMA Mars Organic Molecule Analyzer : Entwicklung und Qualifizierung des Flugmodells eines gepulsten UV-Lasers für die ExoMars-Mission Arbeitspakete im Bereich der Optikqualifizierung (BMWi) Entwicklung eines Messsystems für die Charakterisierung der laserinduzierten Zerstörschwelle mit austausch baren Messwellenlängen (Entwicklungsauftrag) Laserinduzierte Zerstörung in einer defekthaltigen dielektrischen Beschichtung GRUPPENLEITER Dr. Lars Jensen Tel.: , l.jensen@lzh.de

20 Forschung und Entwicklung am LZH 19 Gruppe Prozessentwicklung (Abteilung Laserkomponenten) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Prozessentwicklung auf dem Gebiet der optischen Dünnschichttechnologie für Anwendungen der Präzisionsoptik, Lasertechnik und Konsumoptik Reaktives thermisches Verdampfen im Vakuum Ionen- und plasmagestützte Prozesskonzepte (Ion Assisted Deposition, IAD) Ionenstrahlzerstäuben (Ion Beam Sputtering, IBS) Optimierung von Beschichtungsverfahren, Erprobung neuer Prozessansätze und Technologien In-situ-Prozesskontrolle, Sensorik, Prozessdokumentation Adaptierung von Prozesskomponenten, z. B. Ionenquellen (Plasmaanalytik) Qualifizierung neuer Materialien, z. B. Mischmaterialien, Kunststoffe, multifunktionale Schichten (photokatalytische Aktivität, antimikrobielle Wirkung) Software-Tools: Design, Simulation, Qualitätsmanagement Umsetzung und Beratung für die industrielle Fertigung, Technologiestudien Erforschung der grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen im Beschichtungsprozess Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: OptiKontrol Optische Kontrolle von hochpräzisen Ionenstrahl-Zerstäubungskonzepten In-situ-Spektralanalyse zur Kontrolle moderner Ionenprozesse für Optikbeschichtungen : Entwicklung einer neuen Generation von Prozesskontrollsystemen für den industriellen Einsatz (BMBF) Entwicklung und Fertigung von BBM-Systemen für das optische Breitbandmonitoring zur hochpräzisen Prozesskontrolle (Industrieprojekt) PluTO+ Plasma und optische Technologien: Erhöhung der Qualität und Ausbeute optischer Beschichtungstechnologien Grundlagen modellbasierter Regelungstechnologien für IBS-Prozesse höchster Güte und Effizienz : Neuartige Stabilisierung industrieller IBS-Prozesse (BMBF) SHAPION Effiziente Produktion ultrapräziser innovativ strukturierter funktioneller Oberflächen mittels adaptiver Plasmatechnik : Entwicklung optischer In-situ-Messtechnik für die Analyse und Kontrolle reaktiver Ionenstrahlätzprozesse (BMBF) Sonderforschungsbereich/Transregio 123 Planare Optronische Systeme (PlanOS) Teilprojekt B05 Funktionalisierte Oberflächen und Multischichtsysteme : Erforschung von Ionenstrahl-Zerstäubungsprozessen für die Herstellung von neuartigen Polymer-Metalloxid-Nanokompositmaterialien für die Optik (DFG) Modell einer Beschichtungsanlage mit integriertem Breitbandmonitor (BBM) GRUPPENLEITER Dr. Henrik Ehlers Tel.: , h.ehlers@lzh.de

21 20 Forschung und Entwicklung am LZH Gruppe Photonische Materialien (Abteilung Laserkomponenten) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Untersuchung der nichtlinearen (leistungsabhängigen) Eigenschaften von dielektrischen Materialien Untersuchung der Wechselwirkungsprozesse bei der Erzeugung von höheren harmonischen Wellenlängen in dielektrischen Materialien (Wechselwirkungszeit und Effizienzen) Simulation von Elektronenanregungsprozessen bei hohen Intensitäten Simulation von Strahlpropagation in Kerr-Medien Simulation und Untersuchung von Material modi fi ka tionspr ozessen bei Wechselwirkung mit fs-laserstrahlung Erarbeitung von Konzepten für nichtlineare Optikkomponenten Entwicklung von phasensensitiven Optiken Modellierung von Schichtwachstumsprozessen und Schichteigenschaften Entwicklung von Multiskalenmodellen zur Vollsimulation von Beschichtungsprozessen Klassische Wachstumssimulation Untersuchung des Einflusses von Beschichtungsparametern auf die Schichtbildung Analyse von Einflüssen und Optimierung von Wachstumsbedingungen Bestimmung der strukturellen Eigenschaften Quantenmechanische Dichtefunktionaltheorie (DFT)- Simulation Berechnung von Brechwerten, Bandlücken und Absorptionen Korrelationen von strukturellen, optischen und elektronischen Eigenschaften Umsetzung von phasenseparierenden Beschichtungsprozessen Untersuchung und gezielte Beeinflussung des Beschichtungsmaterials zur Verbesserung der Schichtqualität, insbesondere Minimierung der Absorption und der Defektdichten in High-End-Beschichtungen Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: CAPRICe Computer Aided Process Refinement for Intelligent Coatings : Computerunterstützte Prozessverbesserung für intelligente Beschichtungen (BMWi) Ultrahigh Quality Optical Layers and Characterisation: Aufbau und Erprobung eines phasenseparierenden Beschichtungsprozesses mit dem Ziel, die Beschichtungsverluste um eine Größenordnung zu verringern (DFG) Hybride Numerische Optik Teilprojekt Modellierung von optischen und elektronischen Materialeigenschaften basierend auf strukturellen Schichtparametern : Erstellung von Multiskalenmodellen zur Simulation von elektronischen und optischen Eigenschaften sowie Adaption von nichtlinearen optischen und Eigenschaften hoch angeregter Dielektrika (Nds. MWK) Schematische Zeichnung des phasenseparierenden IBS-Prozesses GRUPPENLEITER Dr. Marco Jupé Tel.: , m.jupe@lzh.de

22 Forschung und Entwicklung am LZH Abteilung Laserentwicklung Die Abteilung Laserentwicklung beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Charakterisierung diodengepumpter Festkörper- und Faserlaser. Die Expertise der Abteilung liegt in der Entwicklung von Strahlquellen für hochspezialisierte Anwendungen. Ihre Laser fliegen in den Weltraum und trotzen rauen Umweltbedingungen. Die Spannbreite der Einsatzgebiete umfasst dabei sowohl industrienahe Anwendungen als auch Grundlagenforschung. Im Forschungsverbund NEXUS hat die Gruppe Ultrafast Photonics beispielsweise eine Strahlquelle für den mittleren Infrarotbereich entwickelt, die unter anderem für die Bearbeitung von Polymeren oder organischen Solarzellen interessant ist. Das Projekt schlägt somit den Bogen von einem reinen Forschungsvorhaben hin zur Anwendung. Im Projekt Fruitful wurden dieses Jahr ein Piko- und ein Femtosekunden-Verstärkersystem an die Projektpartner ausgeliefert. Die entwickelten Systeme vereinfachen die Erzeugung und Verstärkung von Pikosekundenpulsen bei einer Wellenlänge von 1 µm. Genutzt werden sollen die Systeme nach einer Wellenlängenkonversion für die präzise und schonende Materialbearbeitung bei 532 nm und 3,3 µm. In 2015 hat die Gruppe zudem mit dem Projekt UrAnos begonnen. Bei diesem wird sie zusammen mit niedersächsischen Unternehmen Femtosekunden-Faserverstärkersysteme für die Spektroskopie entwickeln. Mit der faserbasierten Verstärkung von kontinuierlichen und gepulsten Signalen befasste sich die Gruppe Faseroptik. Ziel des Projekts SUMER ist es, Kunststoffe direkt ohne absorbierenden Zusatzstoff zu bearbeiten. Die Gruppe hat ihre Projektziele dieses Jahr bereits erreicht und das Know-How an die Industriepartner übergeben. Im Projekt PROLASE arbeitete die Gruppe an einem Mantelmodenabstreifer (MMA), der gezielt Leckleistung aus optischen Fasern abführt. MMA schützen Faser- und Diodenlaser vor einem zu hohen Wärmeeintrag. Momentan werden sie in langwierigen Ätzprozessen hergestellt. Im Projekt ist geplant, optische Fasern mit einer Laserbearbeitungsplattform zu mikrostrukturieren. An unterschiedlichen Positionen des bearbeiteten Faserstücks sollen so verschiedene Leckstrahlungsanteile entfernt werden. Damit sollen robuste Faser- und Diodenlaser mit brillanter Strahlqualität verfügbar gemacht werden. Im September 2015 hat die Gruppe Solid-State Lasers die Engineering Test Unit des Mars Organic Molecul Analyser (MOMA)-Lasers an die NASA ausgeliefert. Der MOMA-Laser soll als Teil der ExoMars-Mission 2018 die Oberfläche des Mars auf Spuren von Leben untersuchen. Im Bereich der Gravitationswellendetektion arbeitete die Gruppe 2015 an Faserverstärkern für die Weltraummission elisa. Hierbei wurde das vorläufige Design des Engineering Models abgenommen. Dies wird nun gemeinsam mit dem Projektpartner getestet. In einem neuen Projekt arbeitete die Gruppe an den Grundlagen der Lasertechnologie: Im Forschungsschwerpunkt Hybride Numerische Optik des Hannoverschen Zentrums für Optische Technologien (HOT) wird die Gruppe in den nächsten Jahren die Lichtpropagation in Hochleistungsfaserverstärkern simulieren. Um den Einsatz von Lasern unter Wasser geht es in dem im Dezember gestarteten Projekt ROBUST. Zusammen mit der Abteilung Werkstoff- und Prozesstechnik entwickelt die Gruppe einen Laser, der in m bis m Tiefe den Boden auf Mineralienvorkommen untersuchen soll. Mit einem mikrostrukturierten Mantelmodenabstreifer soll sich ungenutzte Leckstrahlung bald gezielt aus einer Faser auskoppeln lassen ABTEILUNGSLEITER Dr. Jörg Neumann Tel.: , j.neumann@lzh.de

23 22 Forschung und Entwicklung am LZH Gruppe Ultrafast Photonics (Abteilung Laserentwicklung) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: 2 µm-ultrakurzpuls-faseroszillatoren auf der Basis von Thulium- und Holmium-dotierten Glasfasern Regenerative Ultrakurzpuls-Verstärker auf der Basis von Thulium- und Holmium-dotierten Kristallen im Wellenlängenbereich um 2 µm Ultrakurzpuls-Faserverstärker im Wellenlängenbereich um 1 µm und 2 µm Nichtlineare Frequenzkonversion zur Erzeugung ultrakurzer Laserpulse im Wellenlängenbereich oberhalb von 3 µm Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: NEXUS Regenerative Verstärker ultrakurzer Laserpulse im Wellenlängenbereich von 2 µm : Ziel des Projekts ist die Entwicklung von regenerativen Verstärkern zur Erzeugung von Femtosekundenpulsen im Wellenlängenbereich um 2 µm. Dazu werden auch entsprechende Oszillatoren und Verstärker auf der Basis von Thulium- und Holmium-dotierten Fasern aufgebaut. Die hochenergetischen Pulse sollen mithilfe einer nichtlinearen Frequenzkonversionsstufe in den Wellenlängenbereich oberhalb von 3 µm transferiert werden (BMBF) Fruitful Entwicklung kompakter Kurzpulslaserstrahlquellen im Piko-/Femtosekundenbereich für die Lasermaterialbearbeitung Teilprojekt Aufbau und Untersuchung der Faserverstärkersysteme und Pulspickereinheiten und Integration in das Gesamtsystem : In diesem Projekt werden Ultrakurzpuls-Faserverstärker im Wellenlängenbereich um 1 µm entwickelt. In das System integrierte faserbasierte akusto-optische Modulatoren erlauben eine einstellbare Repetitionsrate von Einzelpulsbetrieb bis zur fundamentalen Repetitionsrate des verwendeten Oszillators. Dieses System wird als Eingangsstufe für einen Kristallverstärker im Einfachdurchgang zur Erzeugung ultrakurzer Pulse mit Ausgangsenergien im 100 µj-bereich verwendet (BMBF) UrAnos Ultrakurzpuls-Faserlasersystem zur Anwendung in der spektroskopischen Bildgebung Teilprojekt Entwicklung eines Femtosekunden-Faserverstärkersystems hoher Ausgangsleistung : In diesem Projekt wird ein faserbasierter Ultrakurzpulsverstärker als Pumpquelle für einen nichtkollinearen optisch parametrischen Oszillator (NOPO) aufgebaut und untersucht. Angestrebt werden Pulsdauern unter 250 fs. Durch eine Frequenzverdoppelung sollen mehr als 10 W mittlere Leistung im grünen Spektralbereich generiert werden (BMWi) Thulium-Ultrakurzpuls-Faservorverstärkersystem als Seed-Quelle für einen regenerativen Verstärker GRUPPENLEITER Dr. Dieter Wandt Tel.: , d.wandt@lzh.de

24 Forschung und Entwicklung am LZH 23 Gruppe Faseroptik (Abteilung Laserentwicklung) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Faserkomponenten: Simulation, Entwicklung und Charakterisierung von passiven und aktiven faseroptischen Komponenten Pumpkombinierer Signalkombinierer Gepulste faserbasierte Laserquellen mit variablen Pulslängen von Pikosekunden bis kontinuierlich emittierend Faserbasierte Superkontinuumserzeugung Faserintegrierte einfrequente Hochleistungsstrahlquellen Wellenlängenmultiplexer Glasbasierte Mantelmodenabstreifer Faserendkappen Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: SUMER Strahlquelle für die Polymerbearbeitung : Entwicklung eines Lasersystems im Wellenlängenbereich um 2 µm durch mehrstufige Verstärkung einer Laserdiode in Thulium-dotierten Fasern (BMBF) PROLASE Faserkomponenten für brillante Hochleistungs- Laserstrahlquellen : Erforschung von vollständig glasfaserbasierten Mantelmodenabstreifern für Hochleistungs- Laserstrahlquellen (BMBF) FUTURIA Future Tools for Marine Lightweight Construction Materials : Beitrag zur Entwicklung eines neuartigen Laserwerkzeugs bei einer Wellenlänge von 2 µm durch die Leistungskombination mehrerer Signalfasern und Etablierung des Werkzeugs in neuen Prozessen zur Verarbeitung von Leichtbaumaterialien (BMWi) Lichtpropagation entlang eines modenselektiven Kopplers LASHARE Laser equipment assessment for high impact innovation in the manufacturing European industry : technologische Bewertung von Sensoren, Lasern und Laseranwendungen (EU) GRUPPENLEITER Dr. Hakan Sayinc Tel.: , h.sayinc@lzh.de

25 24 Forschung und Entwicklung am LZH Gruppe Solid-State Lasers (Abteilung Laserentwicklung) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Entwicklung von diodengepumpten Festkörperlasern und Faserlasern sowie -verstärkern für den Einsatz im Weltraum und unter rauen Umweltbedingungen Optomechanisches Design für robuste optische Systeme Struktur- und Thermalanalyse von Systemen und Bauteilen Miniaturisierung von Lasern und optischen Systemen Entwicklung von Technologien für hermetisch dichte Gehäuse Durchführung von und Beratung zu weltraumrelevanten Umwelttests wie Thermal-Vakuum-Tests, Vibrationstests, Strahlungstests Entwicklung hochstabiler Lasersysteme für erdgebundene und weltraumbasierte Gravitationswellendetektoren Entwicklung von einfrequenten Lasern im Wellenlängenbereich von 1 μm bis 2 μm Untersuchung der Eigenschaften einfrequenter Hochleistungsfaser- und Kristallverstärker Raman-Konversion zur Erreichung von Nichtstandard- Wellenlängen Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: MOMA Mars Organic Molecule Analyzer : Entwicklung und Qualifizierung des Flugmodells eines gepulsten UV-Lasers für die ExoMars Mission (BMWi) elisa High-power Laser Head for a Gravitational Wave Observatory Mission (ESA Unterauftrag) Projekte für die ESA zum Themenbereich bildgebende Light Detection and Ranging (LIDAR)-Systeme LAGEF Lasertechniken zur Beurteilung von Gefahrenlagen mit Objekten mit chemischen und explosiven Gefahrstoffen Strahlquellen und Strömungssimulation für ein Laser-Bohr-Detektionssystem (BMBF) ROBUST Robotic subsea exploration technologies (EU) Hybride Numerische Optik Teilprojekt Dynamische Lichtpropagation in Hochleistungs-Glasfaserverstärkern (Nds. MWK) Industrieprojekte zur Entwicklung von diodengepumpten Festkörperlasern und Frequenzkonvertern GraWIToN Gravitational Wave Initial Training Network Marie Curie Initial Training Network (ITN) (EU) Wissenschaftliche und technische Betreuung des Betriebs der am LZH entwickelten und gefertigten Observatory Laser für die amerikanischen Gravitationswellendetektoren LIGO (Industrieprojekt) PRIMUS II Aufbau eines 2 μm Lasersystems für die Verwendung im Fallturm im Projekt PRIMUS II Unterauftrag des ZARM/Universität Bremen (Industrieprojekt) Engineering Test Unit des Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA)- Lasers für die ExoMars-Mission 2018 GRUPPENLEITER Dr. Peter Weßels Tel.: , p.wessels@lzh.de

26 Forschung und Entwicklung am LZH Abteilung Biomedizinische Optik Der Einsatz von Licht und Lasern zur Darstellung und Manipulation von Zellen, Gewebe und Organen ist das Hauptanliegen der Abteilung Biomedizinische Optik. Dabei werden Themen von der Optogenetik über Zellmanipulation bis hin zu bildgebenden Verfahren verfolgt. Den Einsatz des Lasers in der Chi rurgie untersucht die Abteilung aus Sicht der medizinischen Forschung, optimiert aber ebenso klinische Geräte. Eingesetzt werden dabei in der Abteilung zum einen etablierte und klinisch zugelassene Lasersysteme. Diese werden zum Beispiel auf eine Verbesserung oder eine Erweiterung ihrer Anwendbarkeit hin untersucht oder mit neuartigen Bildgebungstechniken vereint. Zum anderen stehen auch experimentelle Laserlaborsysteme zur Verfügung, die neue Anwendungsfelder erschließen und Fragestellungen aus Biologie und Medizin gezielt beantworten können. Die Abteilung beschäftigt sich mit der grundlegenden Laser- Gewebe-Wechselwirkung bei Lasern, die stark vom Gewebe absorbiert werden. Diese werden dazu genutzt, definiert Gewebe abzutragen und selektiv Zellen abzutöten. Genauso arbeitet sie an neuartigen Bildgebungstechniken. Neue Möglichkeiten bieten hierbei zum Beispiel gepulste nah infrarote Laser. Diese ermöglichen eine sehr hohe Eindringtiefe in das Gewebe die Voraussetzung für eine multimodale Bildgebung, also die Kombination der Daten aus mehreren Messungen. Im Projekt IKARUS hat die Abteilung das chirurgische Werkzeug Ultrakurzpulslaser mit der optischen Kohärenztomographie (OCT) als gleichzeitige Bildgebung erfolgreich kombiniert. Hierbei wird die OCT eingesetzt, um die menschliche Augenlinse bis auf wenige Mikrometer genau zu vermessen. Die Morphologie-Daten werden dann an den Ultrakurzpulslaser übertragen. Dieser wiederum führt mikrometerfeine Schnitte durch und wird dabei mit der Bildgebung, der OCT, überwacht. Anwendung kann diese Methode einerseits beim sogenannten Grauen Star (Katarakt) finden. Dabei wird sie eingesetzt, um die verhärtete Linse zu fragmentieren, anschließend zu entnehmen und durch eine Kunstlinse zu ersetzen. Andererseits wird momentan untersucht, ob diese Methode sich ebenfalls eignet, um Altersweitsichtigkeit (Presbyopie) zu behandeln. In diesem Projekt wurde eng mit verschiedenen Industriepartnern und medizinischen Exper- ten zusammengearbeitet. Daran anknüpfend hat die Abteilung erfolgreich die Finanzierung eines Verbundprojekts im Rahmen des europäischen Förderprogramms Eurostars eingeworben. Mit Partnern aus Deutschland und der Schweiz arbeitet sie in den nächsten Jahren daran, zuverlässiger vorhersagen zu können, wie Schnitte in Hornhaut und Linse des menschlichen Auges zu einem besseren Seheindruck führen. Neben diesen rein biomedizinischen Projekten und Forschungsbereichen arbeitet die Abteilung seit diesem Jahr verstärkt daran, medizinische Bildgebung in den Maschinenbau zu übertragen. Die Methoden eignen sich, um komplexe optische Prozessketten zu kontrollieren. Hierbei können zum einen als Qualitätskontrolle Bauteile als Ganzes dargestellt werden. Zum anderen lassen sich einzelne Messwerte, wie beispielsweise Tiefenprofile, als direkte Rückkopplung in den Prozess einspeisen. Nicht zuletzt kann die Bildgebung berührungsfrei digitale Abbilder von Bauräumen erstellen. Dieses Feld soll sowohl als Dienstleistung als auch als Forschungsund Entwicklungsschwerpunkt weiter ausgebaut werden. Scanning Laser Optical Tomographie-Aufnahme eines Zellaggregats aus humanen, induzierten Stammzellen. Gut zu erkennen sind Zytoplasma (grün), Zellkerne (rot) und zu untersuchende Hohlräume (dunkel). Skalenbalken 100 µm ABTEILUNGSLEITER Dr. Tammo Ripken Tel.: ,

27 26 Forschung und Entwicklung am LZH Gruppe Bildgestützte Laserchirurgie (Abteilung Biomedizinische Optik) Arbeitsschwerpunkte der Gruppe: Optische Kohärenztomographie (OCT) Multiphotonenmikroskopie Adaptive Optik für die Fokusformung in der Laserchirurgie Laserstimulation der Cochlea Zeitaufgelöste Bildgebung der Laser-Gewebe-Wechselwirkung Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte: IKARUS Innovative Katarakt-, Altersweitsichtigkeits- und Retinabehandlung mittels Ultra-Schnellem Laser Teilvorhaben Integration eines OCT-Moduls in ein fs-lasersystem zur Chirurgie des mittleren und hinteren Augenabschnitts mittels adaptiver Optik (BMBF) RayFEye Optiksimulation im Finite Elemente Modell zur Vorhersagbarkeit der Abbildungsleistung des laseroperierten Auges Teilvorhaben Finite Elemente Modell basierte Optiksimulation und Messung des realen Strahlverlaufs in der Augenlinse (BMBF) 3D-PolySPRINT Lichtbasierte Verarbeitung von heterogenen Polymerverbünden zur schnellen, additiven Fertigung von Funktionselementen für hörakustische Schallwandler Teilvorhaben Tomographie-gestützter 3D-Druck von biokompatiblen und funktionalen Polymeren (BMBF) Industrieprojekt zur LED-Vermessung nach den Technischen Regeln Optischer Strahlung (TROS) Diverse Kleinprojekte im Auftrag der Industrie (Ophthalmochirurgie, spektroskopische Analytik) Lens-Stretcher Untersuchung des Akkommodationsverhaltens der Augenlinse nach Einbringung Femtosekunden- Laser-induzierter (fs-laser) Schnittflächen (Industrieprojekt) Fokusversatz Physikalische Untersuchung des selbstinduzierten Fokusversatzes während der Photodisruption mit ultrakurzen Laserpulsen (DFG) P2P-WW Untersuchungen der Puls-zu-Puls-Wechselwirkung zur Schnittoptimierung hochrepetierender fs-lasersysteme in der Medizin Nachfolgeprojekt (DFG) Exzellenzcluster Hearing4all Task-Group 2, Pro ject 2.8 Optoacoustic, optical stimulation: Excita ti on pattern in inferior colliculus and interaction with elec trical stimulation : Stimulation der Coch lea mit Laserlicht (DFG) BREATH Biomedical Research in Endstage and Obstructive Lung Disease Hannover Plattform Imaging und Endstage Lung Disease (BMBF) 3D-OCT Projektion eines fs-laser-membranschnitts (symbolischer Laserfokus in rot). Die Membran (blau) hat einen Abstand von 300 µm zur präparierten Netzhaut vom Schwein (braun). OCT-Einzelschnittbilder aus der Mitte zeigen die Geometrie GRUPPENLEITER Dr. Alexander Krüger Tel.: , a.krueger@lzh.de