Der Erfolg sitzt auf der gelben Bank

Der Berliner Forschungsinitiative "YELLOW" ist es gelungen, Mikro-Lasermodule im gelben Spektralbereich zu entwickeln. Im handlichen Hosentaschenformat werden sie sich Einsatzmärkte in der Materialprüfung, der Biophotonik und in der Medizin erobern.

„Stellen Sie sich vor, die Blutprobe eines Patienten könnte sofort im Rettungswagen analysiert werden. Da wäre wichtige Zeit bis zur zielgerichteten Therapie gewonnen“, sagt Patrick Leisching. Als Entwicklungsleiter bei der TOPTICA Photonics AG ist er sehr interessiert am YELLOW-Forschungsprojekt; konkret an den Mikro-Lasermodulen, die gelbes Laserlicht erzeugen. Das Münchner Unternehmen stellt bislang Lasersysteme mit kompakten Diodenlasern im blauen, roten und infraroten Bereich her. Für das gelbe Licht interessiert sich der Hersteller von Lasersystemen vor allem, wenn es um biologische und medizinische Anwendungen geht, etwa bei der Gewebeprobe. „Denn je blauer das Licht, umso mehr wird die Probe geschädigt“, sagt Patrick Leisching. Aber Lasersysteme, die gelbes Licht erzeugen, haben Formate von mindestens der Größe eines Schuhkartons und würden kaum Platz im Rettungswagen finden.

Mini- und High-Power-Lasersysteme, die gelbes Licht erzeugen

Die Mini- und High-Power-Lasersysteme, die gelbes Licht erzeugen, sind eine Weltneuheit. 

PRpetuum GmbH

Die streichholzschachtelgroßen Module aus dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) könnten hier Abhilfe schaffen. Das junge Wissenschaftlerteam um Projektleiterin Katrin Paschke hatte kürzlich zur Abschlussveranstaltung der vom Bundesministerium geförderten InnoProfile-Transfer-Initiative „YELLOW – Hybride Laserlichtquellen für neue medizinische und biologische Anwendungen in der Analytik“ eingeladen.

Auf den Kristall kommt’s an

„Wir haben weltweit die ersten Diodenlaser entwickelt, die Laserlicht hoher Leistung und Strahldichte bei Emissionswellenlängen jenseits von 1110 Nanometern erzeugen können“, sagt Katrin Paschke. Vor ihr auf dem Tisch liegen zwei kleine goldene „Schatz“-Kästchen: geschlossene Gehäuse mit Faserkopplung. Um das Revolutionäre dieser Entwicklungen zu verdeutlichen, müsste ein schreibtischgroßes Gerätemodell daneben liegen. Die geringe Baugröße der Demonstratoren gelang dem Forscherteam durch die Entwicklung hochbrillanter Laserdioden. Auf der sogenannten YELLOW-Bank sind – mit dem bloßen Auge kaum zu erkennen, dennoch äußerst präzise – der Laserchip, Mikrolinsen und ein Kristall platziert. Letzterer halbiert die Wellenlänge des infraroten Lichtes (1120 bis 1180 Nanometer) auf die Wellenlängen des gelben Lichtes (550 bis 590 Nanometer). Die Qualität der Kristalle, ihre Homogenität und mögliche Leistungsdichte habe einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz, stellten die Wissenschaftler fest.

Von Mini- bis High-Power

Den unterschiedlichen Anwendungsfeldern entsprechend entwickelte das YELLOW-Team ein Mini-Modul mit einer stabilen Emission von 0,1 Watt Leistung, beispielsweise geeignet für die zerstörungsfreie Materialprüfung. High-Power-Module mit bis zu 1 Watt Leistung werden in der Biophotonik eingesetzt und High-Power-Module mit bis zu 3 Watt Leistung in der Medizin, etwa in der Augenheilkunde zum Lasern der Netzhaut. Ein gepulstes Lasermodul mit über 2,5 Watt Spitzenleistung wird zum Beispiel für den Einsatz in der zeitaufgelösten Fluoreszenzmikroskopie benötigt.

Projektpartner wie TOPTICA Photonics und PicoQuant wollen die Prototypen ihren eigenen unternehmerischen Zielen entsprechend zu marktreifen Produkten weiterentwickeln und sich einen entscheidenden Marktvorteil verschaffen. Katrin Paschke vom FBH sieht hinter den vielen grünen Häkchen an den Projektzielen auch eine Erweiterung der Kernkompetenz ihres Instituts für Höchstfrequenztechnik – mit „gelber“ Ausstrahlung in das regionale Cluster Optik- und Mikrosystemtechnik und darüber hinaus in die transnationale Forschungslandschaft.