Optische Spezialfasern

Maßgeschneiderte optische Fasern für SWIR und MWIR

Das Fraunhofer IOSB erforscht und entwickelt neuartige und maßgeschneiderte optische Fasern für SWIR und MWIR Faserlaser. Ab 2025 ermöglicht die hausinterne Fertigung von aktivdotierten und passiven Fasern höchste Flexibilität bei Design und Umsetzung von maßgeschneiderten Faserlasern für herausfordernde Anwendungen. So entsteht in Kollaboration mit der Stadt Oberkochen am neuen Fraunhofer IOSB-Standort modernste Forschungsinfrastruktur in Faserziehtechnologie und für die hausinterne Herstellung von Preformen, welche so die gesamte Wertschöpfungskette für Faserlasertechnologie am Fraunhofer IOSB komplettiert.

Faserziehtechnologie

Hochqualitative anwendungs- und kundenspezifische aktive und passive Fasern sind zentral für die Faserlaserforschung und -entwicklung. Aktuell fokussieren wir uns daher auf Fasern aus Quarzglas sowie Glasmaterialien mit einem erweiterten IR-Transmissionsbereich bis über 5 µm Wellenlänge. Inmitten einer Reinraumumgebung werden zwei auf die jeweiligen Glasarten angepasste Faserziehtürme mit mehreren Ziehlinien betrieben. Dabei wird auf modernste adaptive Technologien gesetzt um multiple Prozessparameter gezielt variieren und messen zu können und so neue komplexe Fasergeometrien bis hin zu mikrostrukturierten Fasern und darauf angepasste anwendungsspezifische Faserummantelungen zu ermöglichen. Besondere Herstellungstechniken erlauben dabei die Verwendung hochtemperaturfester Materialien, welche insbesondere für die erweiterten Temperaturbereiche im Kontext robuster Lasersysteme von Bedeutung sind.

Glas- und Preformherstellung

Die Preformherstellung für Quarzglasfasern basiert einerseits auf modifi zierter Gasphasenabscheidung (MCVD). Dies ist eine spezielle Technik zur Herstellung von hochreinen Glasfaserpreformen mit spezifischen optischen Eigenschaften. Durch Abscheidung aus der Gasphase werden so die erforderlichen Strukturen (Dotierungen und Brechungsindexverläufe) schichtweise aufgetragen und anschließend als transparente Glasstruktur realisiert, welche dann zur Faser ausgezogen wird. Andererseits wird auch die Realisierung von Faserpreformen durch Zusammensetzung verschiedener Glasstrukturen für mikrostrukturierte Fasern abgedeckt. Für Gläser im MWIR bis über 5 µm Wellenlänge werden direkte Syntheseverfahren eingesetzt und Preformen aus verschiedenen Gläsern zusammengeschmolzen. Auch hier werden in unserer Forschungsinfrastruktur verschiedene, maßgeschneiderte Prozesse genutzt werden, um höchste optische Qualität und somit erreichbare Laserleistung und Strahlqualität sicherzustellen. Die Preform-Fertigung ist dabei simulationsgestützt und erlaubt die Auslegung kundenspezifischer Designs sowie spezifische Anpassungen an COTS Komponenten sofern dies gewünscht ist.

Forschung für Partner und Kunden

Am Standort Oberkochen entwerfen und stellen wir Spezialfasern ab 2026 sowohl im Kontext unserer eignen Laserforschung her als auch im Rahmen von Auftragsforschung für Partner und externe Kunden.