Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Quantenkaskadenlaser ermöglichen optimierte Verfahren für die Infrarotspektroskopie. Sie können unter anderem Gefahrstoffe zuverlässig detektieren und die Medizintechnik erheblich verbessern. Lorenz Butschek ist Doktorand am Fraunhofer IAF und sieht im Bereich Lasertechnik großes Potenzial. Wie hochkomplexe Quantenphysik und anwendungsnahe Forschung in seiner Promotion zusammenfinden, beschreibt Butschek im Interview.
Im Januar 2015 stieg Lorenz Butschek (26) als Doktorand in das Geschäftsfeld Halbleiterlaser des Fraunhofer IAF ein. Zuvor absolvierte er im österreichischen Innsbruck den Master im Bereich der experimentellen Quantenphysik. Seine Motivation für eine wissenschaftliche Karriere ist die Möglichkeit, durch seine Arbeit am Fraunhofer IAF die aktuelle Laserforschung wesentlich mitzugestalten.
An welcher Aufgabe forschst du am Fraunhofer IAF?
Meine Arbeit zielt im Wesentlichen darauf ab, das Verhalten von Quantenkaskadenlasern (QCLs) in externen Resonatoren zu untersuchen. Konkret möchten wir wissen, wie stabil die Laser bezüglich Intensität und Emissionswellenlänge laufen, da die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von spektroskopischen Messungen vom Rauschen der Laserquelle beeinflusst werden. Die Spektroskopie mit QCLs als ‚Messinstrument‘ ermöglicht ganz neue Perspektiven für eine schnelle, berührungslose und sehr präzise Identifikation verschiedenster Substanzen – egal ob flüssig, fest oder sogar gasförmig.
Worin liegt der Vorteil der Laser für präzise Messungen?
Im Vergleich zu klassischen Lichtquellen haben Laser eine sehr hohe spektrale Intensität. Ein Laserstrahl von nur wenigen Milliwatt konzentriert in einem kleinen Wellenlängenbereich viel mehr Leistung als klassische, breitbandig emittierende Lichtquellen. Zudem lässt sich durch Rückkopplung des Lichts die Emissionswellenlänge eines QCLs einstellen. Mit diesen Eigenschaften erlauben Laser eine präzise Messung und Identifikation spezifischer Absorptionsbanden und bieten somit große Vorteile für spektroskopische Anwendungen.
Wie kamst du auf dein Promotionsthema?
In meinem Master habe ich sehr viel zu den Grundlagen der Quantenphysik geforscht und wollte daher nun mit stärkerem Bezug zu konkreten Anwendungen arbeiten. Bei meinem Schwerpunktthema liegt die Laserphysik sehr nahe. Sie vereint Quantenphysik und Anwendungsnähe – viel mehr als beispielsweise die noch sehr grundlegende Forschung an Quantencomputern.
Was macht gerade das Laser-Thema so spannend für dich?
Das Faszinierende an Quantenkaskadenlasern ist, dass das Thema noch recht neu in der angewandten Physik ist. Insbesondere bei der Spektroskopie mit Quantenkaskadenlasern gibt es viele Einsatzgebiete, die noch nicht ausreichend erforscht sind, oder für die ein weiterer Ausbau der Lasertechnologie notwendig ist. Da besteht also noch die Möglichkeit, mit einer Idee für ein verbessertes Verfahren mit QCLs die Forschungslandschaft zu verändern. Das ist für mich eine super Motivation zur Forschung!
Warum hast du dich für das Fraunhofer IAF entschieden?
Die Fraunhofer-Gesellschaft fand ich schon immer sehr ansprechend, da sie als Schnittstelle zwischen universitärer Forschung und Industrie fungiert. Bei meiner gezielten Suche nach Promotionsstellen bei Fraunhofer habe ich glücklicherweise gerade im Laserbereich eine Stelle im wunderschönen Freiburg gefunden!
Was motiviert dich für die Arbeit in der Forschung bei der Fraunhofer-Gesellschaft?
Die anwendungsorientierte Forschung ist das Schöne an meiner Arbeit am Fraunhofer IAF. Durch die Nähe zur Industrie kann man neue Erkenntnisse innerhalb relativ kurzer Zeit konkret umsetzen. Das hat mich schon immer an der Fraunhofer-Gesellschaft begeistert.
Was hat dich generell zur Promotion bewogen?
Mein Wunsch wäre es, später mal eine führende Position, beispielsweise in einer Entwicklungsabteilung zu übernehmen. Dafür ist meiner Meinung nach eine Promotion sehr hilfreich. Hinzu kommt mein großes Interesse, im Bereich der Quantenphysik zu forschen. Eine Promotion ist dafür der beste Rahmen.
Was war bisher dein »Highlight« am IAF?
Das war meine erste Gas-Spektroskopie, die tatsächlich viel besser lief, als erwartet! Wir konnten mit einem recht einfachen experimentellen Aufbau die Absorptionsbanden von Kohlenmonoxid viel eindeutiger messen und das Gas damit nachweisen, als wir gedacht hatten.
Wie würdest du das IAF in drei Stichworten beschreiben?
Vielfältig – dynamisch – organisiert
Verrätst du uns deinen Lieblingsplatz in Freiburg?
Die Dreisam. An Freiburg generell gefällt mir, dass man innerhalb kürzester Zeit im Grünen ist.