Auszeichnung für Laser-Kühlung von Kristallen

Felix Mauerhoff untersucht in seiner Masterarbeit im Studiengang Physikalische Technik – Medizinphysik die Laserkühlung durch Anti-Stokes Fluoreszenz in Kristallen. Bei der Fachkonferenz „Advanced Solid State Lasers“ wurde er mit dem Best Student Paper Award ausgezeichnet.

Felix Mauerhoff an einem Laser im Labor für Optik und Lasertechnik
Felix Mauerhoff im Labor für Optik und LasertechnikBild: Prof. Dr. Georg Sommerer

Felix Mauerhoff studiert Physikalische Technik – Medizinphysik an der BHT. Mit einem Abstract seiner Masterarbeit bewarb er sich im internationalen Studierenden-Wettbewerb der renommierten Fachtagung “Advanced Solid State Lasers“ – mit Erfolg!

Die Arbeit zum Thema „Implementation and operation of a laser induced temperature modulation spectroscopy setup (LITMoS) for laser cooling of solids“ wird von Prof. Dr. Georg Sommerer, Professor für Lasertechnik an der BHT, betreut. Mauerhoff arbeitet am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) Vollzeit an seinem Thema und wird dort von Dr. Christian Kränkel, Leiter des Zentrums für Lasermaterialien, und Dr. Hiroki Tanaka, Nachwuchs-Forschungsgruppen-Leiter „Fluoridkristalle für Photonik-Anwendungen“, unterstützt.

Laser Cooling an Fluoridkristallen

Gegenstand der Arbeit ist der Aufbau und Betrieb eines Experiments, in dem Kristalle unter Einstrahlung von Laserlicht bei einer geeigneten Wellenlänge durch Anti-Stokes Fluoreszenz ihre Temperatur verringern. Dieser Effekt wird auch als Festkörper-Laserkühlung bezeichnet. In enger Zusammenarbeit mit dem IKZ-Doktoranden Stefan Püschel wurden hierzu hochreine Ytterbium-dotierte Fluoridkristalle in der kubischen Fluorit-Struktur gezüchtet und erstmals auf ihre Eignung zur Laserkühlung untersucht.

Dabei zeigte sich, dass mit diesen Kristallen prinzipiell Temperaturen unterhalb von -130 °C erreicht werden können. Obwohl dieser Wert höher liegt als in anderen Materialien, weisen die hier untersuchten Fluorid-Kristalle große Vorteile auf: Einerseits ist die Züchtung großer Proben vergleichsweise einfach, andererseits entspricht die benötigte Anregungswellenlänge von 1030 nm der Emission kommerziell erhältlicher Hochleistungssysteme.

Die Ergebnisse wurden bei der internationalen Fachkonferenz „Advanced Solid State Lasers“ (ASSL), die in diesem Jahr pandemiebedingt als Online-Veranstaltung stattfand, eingereicht. 

Durch diese Forschung sollen Materialien gefunden werden, mit denen „all-solid-state cryocooler“ realisiert werden können, um diese z. B. im Weltraum zu verwenden. Der Vorteil solcher Kühlsysteme ist, dass sie keine Flüssigkeiten benötigen und auch keine mechanischen Teile beinhalten, wodurch sie als sehr verlässlich gelten.

Optica Foundation Student Paper Competition

Die Einreichung des BHT-Studenten wurde bereits vor der Konferenz als Finalist des Student Paper Awards im Bereich „Materials“ benannt und nach einem überzeugenden Vortrag auch vom mit internationalen Experten besetzten Komitee als Gewinner-Beitrag gewählt. Von der Wahl als Gewinner zeigte sich Felix Mauerhoff begeistert:

„Es war schon absolut toll mein Studium mit Begeisterung abschließen zu können, aber als dann noch die Nachricht kam, dass ich mit meinem Vortrag, der schon eine Ehre für sich ist, für einen Award nominiert wurde, das war der helle Wahnsinn. Ich habe mich akribisch darauf vorbereitet und steckte all meine Energie und Erfahrungen aus meiner Masterarbeit rein und gab alles.

Die Zeit des Wartens war schwer zu ertragen, aber als dann die erlösende Nachricht kam, dass ich gewonnen habe, fielen der Stress und die Anspannung einfach von mir ab und ich habe mich von Herzen gefreut. Ich möchte mich von ganzem Herzen bei allen Beteiligten für ihre unermüdliche Unterstützung bedanken, ohne diese ein solcher Erfolg nicht denkbar wäre.“

Der von der Dachorganisation „Optica“ ausgerichtete Laser-Kongress würdigt die nächste Generation von Wissenschaftler*innen durch einen Studierenden-Wettbewerb. Die Mitglieder des Programmausschusses trafen die Auswahl der Gewinner*innen auf Grundlage der inhaltlichen Qualität, des Wertes für die technische Interessengemeinschaft und der Präsentationsfähigkeiten der Studierenden. Der Kongress bietet jährlich einen Überblick über die neuesten technologischen Fortschritte bei Festkörperlasern sowie über die Anwendungen von Lasertechnologien für industrielle Produkte und Märkte.

Aktueller Hinweis: am 15.11. erreichte uns die Mitteilung, dass Felix Mauerhoff für seinen Vortrag im Rahmen der Laser-Fachkonferenz ebenfalls mit dem IPG Student Paper Award 2021 ausgezeichnet wurde.

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