LehreFWJAufgaben und Projekte
Ultrafast Laser Laboratory

Das FWJ in der Arbeitsgruppe "Ultrafast Laser Laboratory"

Das FWJ findet im Labor "Laserphysik" des Instituts für Quantenoptik statt. Hier wird an ganz neuen Laser-Lichtquellen geforscht. Mit diesen Lasern wird dann systematisch untersucht, wie sich Atome, Moleküle oder Festkörper bei intensiver Lichtbestrahlung verhalten. In den Labors wird moderne Optik betrieben. Das bedeutet, dass Mechanik, Elektronik, Vakuum- und Computertechnik wichtige Rollen spielen. Die Gruppe umfasst etwa 25 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler; mittels überschaubarer Projekte auf einfachem Niveau bekommt man im Laufe des FWJ einen ersten Einblick in den modernen Wissenschaftsbetrieb und in ein ganz spannendes Thema der aktuellen Physik.  

ULTRAKURZPULSLASER

Wie der Name bereits verrät, sind ultraschnelle Laser das Forschungsobjekt der Arbeitsgruppe Ultrafast Laser Laboratory. Doch was verbirgt sich dahinter? Ein Laser, wie man ihn sich typischerweise vorstellt, sendet einen durchgängigen Lichtstrahl aus (auch als cw für continuous wave bezeichnet). Gepulste Laser hingegen senden ihr Licht in kurzen Pulsen aus.

Werden die einzelnen Pulse eines Lasers jeweils innerhalb sehr kurzer Zeit (Pikosekunden und kürzer) ausgesendet, bezeichnet man den Laser als Ultrakurzpulslaser. Häufig befinden sich die Pulsdauern im Bereich von Femtosekunden. Eine Femtosekunde ist das Billiardstel einer Sekunde. Um zu verdeutlichen, wie kurz das ist, ist folgender Vergleich sehr beliebt: Das Licht legt in einer Sekunde ca. 300000 Kilometer zurück. Das ist annähernd die Distanz zwischen Erde und Mond. Innerhalb einer Femtosekunde legt das Licht hingegen weniger als einen Mikrometer zurück. Ein menschliches Haar dagegen ist mehrere zehn Mikrometer dick.

Ultrakurzpulslaser eröffnen eine Menge Möglichkeiten für Forschung und technische Anwendungen. Durch die ultrakurze Pulsdauer können nun Vorgänge erforscht werden, die zuvor schneller abgelaufen sind als alles, womit man sie hätte untersuchen können. Technische Anwendungen sind z.B. hochpräzises Schneiden, Bohren oder Schweißen in industriellen oder medizinischen Kontexten.

DIE ARBEITSGRUPPE "ULTRAFAST LASER LABORATORY"

Die Arbeitsgruppe Ultrafast Laser Laboratory forscht an vielfältigen Laseranwendungen bzw. -lichtquellen, die sich zur ultraschnellen Optik zusammenfassen lassen. Zu den Laserlichtquellen zählen z.B. optisch parametrische Oszillatoren und Verstärker (OPO, NOPO, OPCPA), ultraschnelle Festkörperlaser (Ti:Sa, Thin Disk Laser,…) sowie Faserlaser. Zu den Anwendungen zählen u.a. mikrometergenaue Spektroskopie oder das Schreiben von Waveguides mittels Laserlicht.

Die tiefgründige Erforschung neuer Laserlichtquellen schafft die Grundlage für innovative Laseranwendungen, wie z.B. die Erzeugung von THz-Strahlung in der Kommunikationstechnik oder optische Kohärenztomographie in der Medizin. Die physikalischen Vorgänge, die auf kleinster räumlicher und zeitlicher Ebene stattfinden, werden sowohl in experimenteller Arbeit erforscht als auch in Theorie und Simulation ergründet.

Mehr über die Arbeitsgruppe erfährst Du hier.

DEINE AUFGABEN

Deine Arbeit als FWJler*in im Ultrafast Laser Laboratory wird sich aus unterschiedlichen Tätigkeiten zusammensetzen. Du wirst die Wissenschaftler*innen der Arbeitsgruppe in vielfältiger Weise in ihrer Forschungsarbeit unterstützen oder auch an eigenen Projekten arbeiten. Tätigkeitsbereiche sind z.B. Elektronik (planen und löten), Programmieren, Materialbearbeitung (bohren, fräsen), CAD, Laborarbeit (Messungen durchführen oder unterstützen) und vieles mehr.

Darüber hinaus ist seit einigen Jahren der/die jeweilige FWJler*in für den 3D-Drucker der Arbeitsgruppe verantwortlich. Das umfasst die Durchführung der Drucke, die Instandhaltung des Druckers aber auch das Gestalten eigener Druckobjekte.

Dabei sind Vorkenntnisse in den genannten Bereichen nützlich, aber nicht notwendig. Im Laufe des Jahres bieten sich viele Gelegenheiten, sich Kompetenzen und Wissen anzueignen. Dazu zählen Workshops zu den Themen Programmieren (LabVIEW), Elektronik und Löten, die das LZH seit einigen Jahren für die Freiwilligen veranstaltet, für die diese Fähigkeiten bei ihrer Arbeit nützlich sein können. Weitere Fähigkeiten wirst Du bei Bedarf im Rahmen Deiner Arbeit lernen. Darunter z.B. Gestalten von Teilen u.a. für den 3D-Drucker mithilfe eines CAD-Programmes, Bedienen einer Bohr- und Fräsmaschine, Programmieren in Python oder auch die Arbeit mit optischen Elementen. Eine besonders empfehlenswerte Gelegenheit ist das Juniorstudium, das die Möglichkeit bietet, zwecks Studienorientierung Lehrveranstaltungen der Leibniz Universität zu besuchen und optional sogar Prüfungen abzulegen, ohne eingeschrieben zu sein. Besonders als Freiwillige*r am Institut für Quantenoptik lässt sich dieses Angebot gut wahrnehmen, da die größten Hörsäle der Universität direkt an das Institut angrenzen.

Zu guter Letzt solltest Du über gute Kenntnisse der englischen Sprache verfügen, da in der Arbeitsgruppe viel Englisch gesprochen wird und beispielsweise auch das wöchentliche Gruppenseminar auf Englisch abgehalten wird.