Erbium-dotierte Faserlaser und -verstärker (EDFA) sind die bedeutendsten faseroptischen Verstärker im Bereich der optischen Kommunikation. Innerhalb dieser und angrenzender Anwendungen wird jedoch auf Faserkomponenten zurückgegriffen, die einem etablierten Standard in Bezug auf Fasergeometrie unterliegt. Hierdurch wurde bisher die Skalierung optischer Parameter, wie diese im Bereich der Ytterbium-Faserlaser 1 µm Wellenlänge eindrucksvoll demonstriert wurden, weder wissenschaftlich gezeigt noch in Produkten verwendet. Für viele Anwendungen bei 1,5 µm optischer Wellenlänge bestehen jedoch höhere Anforderungen an Ausgangsleistung, Pulsenergie und Effizienz. Diese Anforderungen könnten durch innovative Faserdesigns erfüllt werden.

Existierende Konzepte für Ytterbium-Faserlaser, wie Großkernfasern und Luftkernfasern sowie deren Verbindungstechnologien, müssen auf EDFA übertragen bzw. für monolithische Aufbauten entwickelt werden. Das Potential für innovative Faserkonzepte ist groß: von Großkernfasern basierend auf Delokalisierung höherer Moden bis hin zu Photonischen Bandgapfasern sind maßgeschneiderte optische Eigenschaften möglich. Für die im Vorhaben verfolgten Arbeiten liegt der Fokus auf laseraktiven Großkernfasern hoher NA sowie passiver Hohlkernfasern. Beide Konzepte erlauben einerseits die Erzeugung hoher Leistungen und Energien, andererseits haben diese Faserdesigns das Potential zur kompakten, monolithischen Integration und können höchsten Belastungen standhalten.

Mit skalierten Lasersystemen bzw. deren Komponenten sind eine Vielzahl an Applikationen in der Luft- und Raumfahrt denkbar, die eine hohe optische Performanz erfordern, aber gleichzeitig im augensicheren Wellenlängenbereich arbeiten sollen. Eine potentielle Anwendung für einen pulsenergieskalierten Faserlaser ist die laufzeitbasierte 3D-Lidar Messung, die im Projektvorschlag verfolgt wird. Die gleichzeitige Erhöhung der mittleren Leistung ist zudem für Intersatellitenkommunikation interessant.

Mögliche Transferpotenziale sind in der gesamten photonischen Branche zu sehen, die im Bereich 1,5 µm bzw. 750 nm arbeiten: beginnend bei Laserquellen und Komponenten für ultrakurz-gepulste bis hin zu kontinuierlich-emittierender Strahlung und damit Anwendungen vom Bioimaging bis hin zur Materialbearbeitung. Ein frequenzverdoppelter Hochleistungs-EDFA würde die Leistungsparameter für z.B. Mikroskopie- und Spektroskopieanwendungen von etablierten Titan-Saphir Lasern übertreffen.