Spannende Start-ups auf der LASER 2019

Unter den Gründerteams, die beim Start-Up Award 2019 antreten, ist KTW Technology eines der untypischen. Sie will in der Hochvakuum-Schweißtechnik übliche teure Elektronenstrahlschweißgeräte durch ein Laserschweißgerät ersetzen. Vorteil: die Entmagnetisierung und die Abschirmung potentiell auftretender Röntgenstrahlung entfallen. Zudem schweißt KTW im echten Hochvakuum bei 0,00005 mbar statt bisher üblichen 0,003 mbar. So soll günstigere Technik höhere Qualität gewährleisten.

Faser- und Ultrakurzpulslaser im Mittelpunkt

Andere Teams sehen ihre Zukunft in der Entwicklung von Ultrakurzpuls-(UKP)- und Faserlasern. So hat Futonics Laser einen Thulium-Faserlaser für den Mid-Infrarot-Bereich um 2 µm entwickelt, der sich besonders zum Schweißen, Markieren und Schneiden solcher Kunststoffe eignet, die im sichtbaren und nahen Infrarotbereich hochtransparent sind. Mid-Infrarotstrahlung absorbieren sie dagegen gut. Menhir Photonics aus Basel tritt mit einem schlüsselfertigen All-in-One-Femtosekundenlaser an, der bei 1550 nm Wellenlänge mit Wiederholraten im GHz-Bereich arbeitet – und laut Menhir mit Abstand das geringste Phasenrauschen und die höchste Temperaturbeständigkeit im Markt bietet. Ebenfalls mit einem einfach bedienbaren schlüsselfertigen Femtolaser geht VALO Innovations ins Rennen. Das Faserlasersystem besticht durch Pulsdauern von weniger als 50 fs mit über 100 nJ Energie und zielt auf Einsätze in Multiphotonen-Anwendungen und der Nanomaterialbearbeitung.

Für den Pikosekunden-Bereich hat Photonics Laboratories OOO aus dem weißrussischen Minsk ein robustes Lasersystem auf Basis eines Impfoszillators mit nur einem Mikrochipkristall entwickelt. Dank Pulse-on-Demand-Betrieb verspricht das Team hohe Lebensdauer. Der Laser bietet chipabhängig Pulsbreiten von 100 oder 150 ps, Wiederholraten bis 200 kHz, sowie 5 W Ausgangsleistung bei 1064 nm Wellenlänge. Dagegen tritt das italienische Team ppqSense S.r.l. mit einer modularen Plattform zum Betreiben und Steuern von Halbleiterlasern – insbesondere Quantenkaskadenlasern – an.

Miniaturisierte Spektroskope

Gleich zwei Teams präsentieren Mini-Spektrometer. FiSens zeigt das „weltweit kleinste faseroptische Spektrometer“. Seine spektrale Auflösung im sichtbaren Bereich: 1 nm. Das 40 Gramm leichte Gerät ist samt Elektronik und USB-Anschluss in einem 18 cm³ kleinen Gehäuse untergebracht. Möglich ist das, weil das Team per Femtosekundenlaser die Spektrometer-Funktion – ein so genanntes FiSpec® Beugungsgitter – in eine marktübliche Telekommunikationsfaser einschreibt. Das französische Team Femto Easy bietet ein Mini-Spektrometer mit unter 10 Mikrometern räumlicher Auflösung sowie einer spektralen Auflösung im sub-Nanometerbereich bei Frequenzen bis 75 kHz an. Die räumlich-zeitliche Kopplung prädestiniert das Mini Imaging Spatial Spectrometer (MISS) für den UKP-Bereich.

Viele Start-ups legen Schwerpunkt auf Imaging und 3D-Bildgebung

Fast alle anderen Gründerteams sehen ihre Zukunft im Bereich Imaging und 3D-Bildgebung. So auch Brighterwave aus Finnland, die ultrakompakte Lasermodule für das Life-Science-Imaging entwickelt. Die Hochgeschwindigkeits-Laserstrahlquellen mit Frequenzen bis über 200 MHz und Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm stehen je nach Bedarf mit verschiedenen Fasern bereit und sind inklusive Treiber und USB-Schnittstelle nur 17x15x27 mm groß.

Curve One hat sich darauf spezialisiert, marktüblichen CMOS-Bildsensoren durch Krümmung eine Weitwinkel-(Fish-Eye)-Funktion zu verleihen. Das ermöglicht einfachere Designs, Linsen und erhöhte Bildqualität. Das französische Team zielt mit dem patentierten Verfahren auf Autonome Fahr- und Flugzeuge, Astronomie sowie Machine-Vision und Medical Imaging ab. Märkte, die auch Newsight Imaging mit einer optimierten CMOS-Sensorik im Blick hat. Sie vereint acht Reihen mit je 2048 Pixeln – je zur Hälfte mit 4x8 µm-Pixeln und 4x4 µm-Pixeln. Das erhöht ihre Empfindlichkeit signifikant, so dass der Sensor in vielen Anwendungen teurere CCD-Sensoren ersetzen kann. Auch TriEye strebt mit einem Kamerasystem auf CMOS-Basis in den Automobilmarkt. Es ist in der Lage, Kurzwellen-Infrarot (SWIR)-Licht zu erfassen und Autos damit bei Nacht und Nebel Durchblick zu verschaffen. Zudem ist das CMOS-basierte Design mit HD-Auflösung, geringem Stromverbrauch und vor allem mit enormen Preisvorteile gegenüber heute genutzten InGaAs-Sensoren für Autohersteller attraktiv. Weitere Teams mit Fokus auf Autonomen Fahrzeugen und Machine Vision sind der LiDAR-Spezialist Blickfeld und K|Lens. Letztere entwickelt eine innovative 3D-Bildgebung. In ihrem patentierten System arbeitet ein Bildvervielfachungsmechanismus, der mithilfe eines kaleidoskopischen Spiegelsystems gleichzeitig neun verschiedene Perspektiven einer Szene auf jeweils vordefinierten Bereichen eines Kamerasensors abbildet. Anhand der perspektivischen Differenzen leitet Software daraus räumliche Informationen ab. Mehr Flexibilität in der Kameraoptik hat auch Dynamic Optics aus Italien im Sinn. Sie entwickelt frei programmierbare, adaptive Multi-Aktor-Linsen aus hauchdünnem Glas. Diese sind in der Lage, bei piezoelektrischer Anregung in kaum mehr als einer Millisekunde ihre Form zu ändern, was schnelles Fokussieren sowie auch Aberrationskorrekturen ermöglicht.

Nicht minder innovativ ist die präzise Abstandsmessung mit einem faseroptischen Sensor, den das Team trinamiX entwickelt. Gerade unter schwierigen Umweltbedingungen könnte sich die dadurch mögliche Trennung von Messkopf und Elektronik als großer Vorteil erweisen. Noch ein Stück weiter in die Zukunft greift APICBEAM. Das Team nimmt Bildgebung wörtlich – und erzeugt frei-schwebende hologramm-ähnliche Bilder und Videos, indem es Bildinformationen mithilfe optischer Dispersion in einer dünnen Lichtlinie codiert. So erscheint das Bild im Raum schwebend wie ein Hologramm, ist rundum sichtbar und bleibt allen Betrachterinnen und Betrachtern jederzeit zugewandt.

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