Features

Werde ein Femtosekundenlaser-Profi mit femtoPro

Laser sind im täglichen Leben, in der wissenschaftlichen Forschung und in vielen Anwendungen allgegenwärtig. Während die theoretische Ausbildung in Optik und Photonik an Schulen, Universitäten und in der Industrie gut etabliert ist, ist es eine Herausforderung, den praktischen und richtigen Umgang mit Lasern und optischen Experimenten effizient zu vermitteln. Aufgrund der hohen Kosten stehen typischerweise nur begrenzte Hardwareressourcen und Lehrpersonal zur Verfügung. Darüber hinaus ist Laserstrahlung gefährlich und erfordert die Umsetzung strenger Augenschutzprotokolle.

Wir haben das Virtual-Reality-(VR-)Femtosekunden-Laserlabor femtoPro entwickelt. Darin tragen Nutzer eine VR-Brille und interagieren mit optischen Elementen auf einem VR-Lasertisch (siehe Hauptseite für kurzes Demonstrationsvideo). So ist es möglich, auf intuitive Weise das Positionieren und Ausrichten von Spiegeln, Linsen, Irisblenden und anderen mechanischen oder optoelektronischen Geräten zu erlernen. Die Wirkung aller optischen Elemente auf den Laserstrahl wird in Echtzeit berechnet und angezeigt, sodass Verfahren wie in einem echten Labor trainiert werden können. Materialdispersion und nichtlineare optische Phänomene werden unter Berücksichtigung der Femtosekunden-Pulseigenschaften berücksichtigt.

Erhältlich für Oculus/Meta- und Pico-VR-Endgeräte.

Features

femtoPro Feature	Demoversion	Vollversion(1)
Echtzeitsimulation	✔	✔
Gaußsche Strahlprofile	✔	✔
Immersive Virtual-Reality-(VR-)Laborumgebung	✔	✔
Visualisierung von ganzen Strahlen oder Streuquerschnitten	✔	✔
Lineare Optiken (Spiegel, Linsen, Irisblenden, Strahlteiler, etc.)	✔	✔
Freie Platzierung optischer Elemente (Position, Höhe, Winkel)	✔	✔
Feinjustierschrauben mit realistischen Interaktionen	✔	✔
CW- oder Femtosekunden-Laser inklusive Materialdispersion	✔	✔
Detektoren (Spektrometer, Leistungsmesser)	✔	✔
Berücksichtigung räumlicher und zeitlicher Überlappung	✔	✔
Berücksichtigung interferometrischer Effekte	✔	✔
Schritt-für-Schritt-Tutorials zur Grundfunktionalität von femtoPro	✔	✔
Umfangreiche Tutorials für automatisierte Lehre und Ausbildung	–	✔(2)
Computergesteuerte Verzögerungsstrecken	–	✔
Summenfrequenz und Frequenzverdopplung in nichtlinearen Kristallen	–	✔
Molekulare Absorption mittels Response-Function-Formalismus	–	✔
Nichtlineare Antwort für transiente Absorption, 2D Spektroskopie, etc.	–	✔(3)
Multiplayer-Modus für Fernunterricht und Kollaboration in einem Labor	–	✔(3)

(1) Verfügbar voraussichtlich ab Juli 2022
(2) Siehe exemplarische Liste im nächsten Abschnitt "Tutorials"
(3) In Entwicklung

Tutorials

• Sicherer Umgang mit Laserstrahlen
• Strahlausrichtung auf Blenden
• Linsen und Strahlteiler
• Kepler-, Galilei- und Spiegel-Teleskope
• Optische Verzögerungsstrecken mit einem oder zwei Spiegeln
• Michelson- und Mach–Zehnder-Interferometer
• Spektrale Interferenz
• Frequenzverdopplung

Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Eigenständiges oder ergänzendes Bachelor- oder Master-Praktikum zu Optik und Laserspektroskopie für Studierende der Natur- und Ingenieurswissenschaften
• Vorlesungsbegleitende praktische Übungen
• Konsistente Einweisung in die Funktion und Justage optischer Aufbauten für neue Mitglieder wissenschaftlicher Arbeitsgruppen
• Schülerpraktika zum spielerischen Erlernen optischer Phänomene wie der Funktion einer Linse oder eines Teleskops
• Schulung von technischem Personal der Laser- und Photonikbranche sowie Nutzern in der Handhabung und der Justage komplexer optischer Systeme
• Praktische Ergänzung von Lasersicherheitsunterweisungen