Kernkompetenzen

Die Kernkompetenzen des IAP e. V. sind auf Forschung und Entwicklung im Bereich der Röntgenphysik und -technologie fokussiert. Sie umfassen Know how zu:

  • Röntgenquellen;
  • Röntgenoptiken;
  • Röntgendetektoren;
  • Software für die qualitative und quantitative Spektrenauswertung.

Arbeitsgebiete:

  • Röntgenfluoreszenzanalyse;
  • THz-Zeitbereichsspektroskopie;
  • Glastechnologie;
  • Spektraloptische Mess- und Sensortechnik (im Aufbau).

Mikrostrukturierte, bzw. photonische Fasern in der Prozessnahen Röntgenanalytik

REM-Bild einer Preform für die Herstellung einer mikrostrukturierten Faser, deren Kernbereich aus Nd2O3 dotiertem Glas besteht.
Abbildung 1.
REM-Bild einer Preform für die Herstellung einer mikrostrukturierten Faser, deren Kernbereich aus Nd2O3 dotiertem Glas besteht.

Das IAP e. V. hat im Rahmen des Verbundprojekts „Photonische Kristallfasern für neuartige Lichtquellen mit steuerbarer Funktionalität“ (Koordinator: IPHT e. V., Jena) Ziehanlagen zur Herstellung von photonischen Kristallfasern aus Weichgläsern aufgebaut. Es steht eine Anlage zur Herstellung von Glasstäben und -röhren aus geschmolzenen Glasblöcken zur Verfügung. In dieser Anlage können Weichgläser, die mit laseraktiven Ionen (z.B. Ytterbium, Erbium oder Neodym) dotiert sind, zu Ausgangsmaterialien für Faserstrukturen verarbeitet werden.

Eine weitere Anlage dient zur Produktion von Preformen, s. Abbildung 1 und mikrostrukturierten (photonischen) Fasern unterschiedlicher Geometrie, s. Abbildung 2. An dieser Anlage ist auch die Möglichkeit der Außenbeschichtung (Coating) der photonischen Fasern gegeben.

Abbildung 2.
REM-Aufnahme des Kernbereichs einer aus der in Abbildung 1 gezeigten Preform hergestellten mikrostrukturierten Faser (Lochdurchmesser: 280 nm, Abstand Loch/Loch: 918 nm, Kerndurchmesser: 1,5 µm)

Die vorhandenen Ziehanlagen erlauben, maßgeschneiderte mikrostrukturierte, bzw. photonische Kristallfasern herzustellen. Diese Technologie kommt mit wesentlich geringeren Temperaturen aus, als konkurrierende Verfahren, die auf Quarzglas basieren. Strukturen im nm-Größenordnungsbereich lassen sich nach Vorgabe der relevanten Parameter reproduzierbar herstellen.

Neben optische Verfahren steht ein Rasterelektronenmikroskop zu technologiebegleitenden Untersuchungen zur Verfügung.

Die bereits etablierte Ziehtechnik kann von uns sukzessive auf komplexere Aufgaben erweitert werden. Für photonische Fasern, die durch einen Hohlkern und ein strukturiertes cladding gekennzeichnet sind, erlaubt die Ausnutzung photonischer Bandgaps z. B. eine schmalbandige Filterung bzw. die Übertragung ultrakurzer (Femtosekunden) Impulse ohne dispersionsbedingte Impulsbreitenänderung.

Abbildung 3.
Mikrostrukturfaser mit zentralem Glaskern und seitlichen Metallfüllungen

Weiterhin ist es uns gelungen, mikrostrukturierte Fasern mit integrierten metallischen Leitern herzustellen, s. Abbildung 3.

Dies ist ein wesentlicher neuer Aspekt, da solche Strukturen als Modulatoren verwendet werden können. Die Fasergeometrie kombiniert in einzigartiger Weise eine lange Wechselwirkungslänge und hohe elektrische Feldstärken bei relativ niedrigen angelegten Spannungen. Schließlich sind die Polarisationseigenschaften derartiger metall-dielektrisch mikrostrukturierter Fasern von besonderem Interesse.

In einer engen Kooperation mit dem Max-Born-Institut für nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie wurden die im IAP hergestellten Fasern erfolgreich in verschiedenen experimentellen Anordnungen getestet. So konnte in einer photonischen Kristallfaser mit einer Kagome-Gitter-Struktur aus Weichglas weißes Licht bei Einkopplung von gepulster Laserstrahlung aus einem komerziellen Ti-Saphir-Laser erzeugt werden (siehe P. Glas et al., „Supercontinuum generation in a two-dimensional photonic kagome crystal“, Appl. Phys. B 81, 209 – 217 (2005)).

Ein besonderer Anreiz für die Verwendung von Mikrostrukturfaserlasern liegt in der Realisierung von modengekoppelten Lasern. Mikrostrukturierte Fasern erlauben Dispersion und Nichtlinearität gezielt einzustellen, z. B. ist es möglich einen Nulldurchgang des Dispersionsparameters bei 1 Mikrometer Wellenlänge durch ein geeignetes Faserdesign zu realisieren.

Im Max-Born-Institut ist bereits eine erste Demonstration eines modengekoppelten Mikrostrukturfaserlasers erreicht worden. (siehe M. Moenster et al. „Femtosecond Neodymium-Doped Microstructure Fiber Laser“, Optics Express Vol. 13, No. 21, 8671 – 8677, 2005). Die dazu verwendete und im IAP hergestellte Mikrostrukturfaser zeigt Abbildung 4.

Abbildung 4.
Darstellung der Endfläche einer Nd-dotierten Phosphatglasfaser im Laserbetrieb

Durch die Mitarbeit des IAP e. V. im durch das BMBF geförderte Verbundprojekt (FKZ des IAP-Teilvorhabens: 13N8334) wurde in Deutschland eine Technologie zur Herstellung von photonischen Kristallfasern aus Weichgläsern für Laseran-wendungen erfolgreich etabliert, die auch bei der Realisierung von weiteren FuE-Projekten auf diesem Gebiet von Nutzen sein sollte.

Förderprojekte: Projektvorbereitung/ Projektmanagement, mit dem Schwerpunkt Prozessnahe Röntgenanalytik

Sie haben eine Idee, sind aber unsicher bei der Recherche nach Fördermöglichkeiten und dem Erfüllen der formalen Voraussetzungen? Oder aber, Ihre Kapazität hierfür ist nicht ausreichend. IAP ist seit mehr als 10 Jahren erfolgreich beim Beantragen von Fördermitteln für die Produktentwicklung und das professionelle Abwickeln von Förderprojekten. Mit Hilfe von Einzel- und Verbundprojekten wurde wesentlich zur Marktfähigkeit von Produkten wie „Glaskapillaroptiken“, „ARTAX200/ 400 und 800“, „iMOXS1/ 2“, „LUMiReader X-Ray®“, „CrysoTax“ und anderen beigetragen.

Wie gehen wir vor?

Phase 0

Sie haben eine Idee für ein Produkt, wir bieten Ihnen professionelle Beratung und Informationen über die Chancen der Förderung einer solchen Idee. Wir informieren Sie über formale Voraussetzungen ebenso wie über inhaltliche Schwerpunkte. Nach ersten Markt- und Patentbetrachtungen empfehlen wir Ihnen die weitere Vorgehensweise. Schicken Sie uns einfach eine Mail mit Ihrer Produktidee.

Phase 1

Wir unterstützen Sie beim Erstellen, Formulieren und Einreichen einer Projektskizze. Zugleich identifizieren wir den potenziellen Projektträger. Wir koordinieren die Antragsarbeit mit möglichen Projektpartnern. Die richtige Formulierung der Projektskizze ist in vielen Förderverfahren wichtig, weil hier entschieden wird, ob Ihre Idee in den Rahmen des Förderprogrammes passt. Mit unseren Erfahrungen können Sie erfolgreich einreichen. Rufen Sie gern an oder schicken Sie uns Ihren Entwurf.

Phase 2

Wenn die Skizze positiv bewertet wird, beginnt viel Arbeit für den Projektantrag. Das geht in enger Zusammenarbeit zwischen Ihnen und IAP. Wir betreuen Sie bei der inhaltlichen Planung und der formalen Antragstellung. Dabei achten wir für Sie auf die Kompatibilität mit den Förderrichtlinien und die Realisierbarkeit Ihres Vorhabens. In einem Antrag zur Produktentwicklung gibt es u.a. folgende wichtige Inhalte:

-Markt; -Kosten; -Ertrag; -Fertigung; -Verwertung.

Die konkrete Ausformulierung ist nach Förderprogramm und Projektträger unterschiedlich. Sie können uns auch kontaktieren, wenn Sie diese Phase erreicht haben.

Phase 3

Wenn Sie den Antrag eingereicht haben, wird es in der Regel Rückfragen von Gutachtern oder vom Projektträger geben. Wir unterstützen Sie bei der Beantwortung von allen Fragen in der Phase der Antragsbearbeitung. Wenn das Projekt genehmigt wird kann ab Phase 4 mit der Projektdurchführung begonnen werden.

Phase 4

Betreuung bei der Projektdurchführung (Zahlungen anfordern Projekt abrechnen und Zwischen- und Abschlussberichte erstatten)

Phase 5

Jetzt ist Ihr Prototyp marktreif entwickelt. IAP unterstützt Sie bei der eigenen Einführung des Produktes auf dem Markt oder berät bei der Verwertung unter Hinzuziehung Dritter. Wir recherchieren potenzielle Kunden, organisieren Kontakte und unterstützen Sie bei Messeauftritten.