Fraunhofer-Nachwuchspreis für Wissenschaftler des Fraunhofer IST

Prof. Dr. Wolfgang Viöl (links) und Preisträger Dr. Christoph Gerhard beim Justieren einer Anlage für die Laser-Plasma-Hyrbidtechnologie / Bildquelle: Fraunhofer IST, Ronja Grünke

Am 22. Juni 2015 wurde auf der Messe LASER World of PHOTONICS in München der Göttinger Wissenschaftler Dr. Christoph Gerhard vom Anwendungszentrum für Plasma und Photonik des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST für seine Dissertation zum Thema Lasermikrostrukturierung mit dem 3. Platz des Fraunhofer-Nachwuchspreises Green Photonics ausgezeichnet.

Bereits zum dritten Mal würdigt das Fraunhofer-Innovationscluster Green Photonics Abschlussarbeiten, die sich mit der nachhaltigen Nutzung von Licht befassen, und nicht nur eine hohe wissenschaftliche Qualität, sondern auch eine hohe Anwendungsrelevanz aufweisen. Bei der Doktorarbeit von Christoph Gerhard mit dem Titel „Atmosphärendruckplasma-unterstützte Laserablation optischer Gläser“ sind diese Kriterien erfüllt. Er untersuchte gleich zwei neuartige Verfahren zur Lasermikrostrukturierung von optischen Gläsern, sogenannte Laser-Plasma-Hybridverfahren. In beiden Fällen wird eine Laser- mit einer Plasmabehandlung kombiniert. Mit dem physikalischen Plasma wird ein neues Element in die Mikrostrukturierung eingebracht. Dies eröffnet eine Fülle von möglichen Wechselwirkungen während der Laserstrukturierung.

Bei der sequentiellen Methode wird das Glas zunächst mit einem Plasma bei Atmosphärendruck vorbehandelt und dadurch chemisch so verändert, dass sich auch die optischen Eigenschaften ändern und der Laserstrahl besser in das Glas einkoppeln kann. Auf diese Weise wird nicht nur die Energie effizienter genutzt, sondern auch das Bearbeitungsergebnis optimiert. Noch effizienter, schneller und kostengünstiger ist die simultane plasmagestützte Lasermikrostrukturierung. Durch das kalte Plasma wird zusätzliche Energie eingebracht, sodass der Materialabtrag durch den Laser verdoppelt wird. Bearbeitungszeiten können somit verkürzt oder die Laserenergie verringert werden.

Plasma ist ein sehr vielseitiges und umweltfreundliches Werkzeug, so Professor Viöl, Vizepräsident der HAWK Hochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen und Leiter des Fraunhofer-Anwendungszentrums. Zu seiner Erzeugung brauche man nur das nötige Fachwissen, passende Plasmaquellen und die Einstellung der richtigen Plasmaparameter. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen entstehen bei einer Plasmaquelle keine chemischen Abfälle, eine grüne Technologie also. Die Kombination von Laser- und Plasmatechnik ist ein wichtiger Forschungsschwerpunkt der Gruppen um Prof. Viöl am Fraunhofer Anwendungszentrum und Prof. Wieneke, der das Thema an der Göttinger HAWK-Fakultät Naturwissenschaften und Technik ausbaut.  

Zur Person des Preisträgers – Dr. Christoph Gerhard wurde 1977 in Lich geboren. Nach seiner Ausbildung zum Feinoptiker studierte er von 2002 bis 2006 Präzisionsfertigungstechnik an der Fakultät Naturwissenschaften und Technik der HAWK Hochschule für Angewandte Wissenschaft und Kunst in Göttingen. Seine Diplomarbeit zum Thema Development of a Diode-Pumped High Energy Ultrashort Laser Source for Material Processing Applications erstellte er am Laboratoire Charles Fabry de l‘Institut d’Optique in Orsay bei Paris. In seinem Masterstudium spezialisierte sich Gerhard auf den Schwerpunkt »Optical Engineering/Photonics«. 2009 wurde Dr. Gerhard für seine Arbeiten zur Entwicklung neuartiger Kurzpulslaserquellen mit dem Georg-Simon-Ohm-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Von 2006 bis 2009 arbeitete er als Produktmanager bei der Göttinger Firma Linos Photonics, jetzt QIOPTIQ. Seine Dissertation mit dem Thema Atmospheric Pressure Plasma-Assisted Laser Ablation of Optical Glasses fertigte Christoph Gerhard an der HAWK in Göttingen und der Technischen Universität Clausthal an. Darüber hinaus ist er seit 2012 mit dem Aufbau des Forschungsgebiets Laser-Plasma-Hybridtechnologie am Anwendungszentrum für Plasma und Photonik des Fraunhofer IST betreut.

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