2. Preis - Berthold Leibinger Stiftung

BERTHOLD LEI BINGER
I N N O VAT I O N S P R E I S
ZUKUNFTSPREIS
2010
„Mit schöpferischem Tun, ob
technischer oder künstlerischer Art,
ist für mich eine große Faszination
verbunden. Und letztlich sind
Technik und Kunst gar nicht so verschieden. Ihre besten Ergebnisse
sind aus demselben Stoff –
dem Stoff, aus dem Träume sind.“
Professor Dr.-Ing. E.h. Berthold Leibinger
”I am truly fascinated by creative
activity, regardless of whether technical
or artistic in nature. And ultimately,
technology and art are really
not that far different. The finest results
are made from the same stuff,
the stuff dreams are made on.”
Professor Dr.-Ing. E.h. Berthold Leibinger
Innovation ist Pflicht
Der beste Zeitpunkt, einen Baum zu pflanzen,
war vor 30 Jahren – der zweitbeste Zeitpunkt
ist heute! Nur wer in der Gegenwart Neues
schafft, gestaltet die Welt von morgen. Das
zeigt sich gerade im Moment: Am besten sind
diejenigen durch die Krise gekommen, die
auch in schwierigen Zeiten den Mut und die
Kraft zu Innovation fanden.
Mit dem Berthold Leibinger
Innovationspreis und dem forschungsorientierten Berthold Leibinger Zukunftspreis zeichnen
wir Arbeiten aus, die in ganz besonderer
Weise für Innovationen im Bereich der Lasertechnologie stehen. Die Laserwelt insgesamt
ist ohnehin ein Beispiel für Innovationen,
die unser Leben verändern: Seit vor 50 Jahren
zum ersten Mal Laserlicht erzeugt wurde,
haben sich Technologien und damit auch
Anwendungsmöglichkeiten rasant erweitert.
Die Arbeiten, die für den Wettbewerb eingereicht wurden, beweisen:
Die innovative Phantasie beim Umgang mit
der Technologie Laser kennt kaum Grenzen.
Ingenieure, Wissenschaftler und Entwickler
aus acht Ländern in Europa, Asien und Nordamerika sowie aus Australien haben sich
beworben oder wurden für den Innovationspreis vorgeschlagen. Beeindruckend ist
die Breite der Laseranwendungen und die
Qualität der Arbeiten.
Sie beweisen: Der Laser ist eine Technologie,
die bei weitem nicht ausgereizt ist und noch
ein riesiges Potential hat.
Dr. phil. Nicola Leibinger-Kammüller
Geschäftsführerin der Berthold Leibinger Stiftung
Managing Director
of the Berthold Leibinger Stiftung
Innovation is our Obligation
The best moment to plant a tree was thirty years ago.
The second best moment is today! Only those
who innovate in the present contribute to the making
of tomorrow’s world. This is absolutely clear right
now: those who have found the courage and strength
to innovate in difficult times are those who have
managed to withstand the recent crisis best.
With the Berthold Leibinger Innovationspreis
and the research oriented Berthold Leibinger Zukunftspreis we award outstanding innovations in the field
of laser technology. The world of laser technology
is itself an excellent example of an innovation that has
changed our lives. Since laser light was first created
fifty years ago, this technology, and its numerous
applications, has seen rapid growth.
The applications that we received for the
award are proof of the innovative imagination at work
in this technology. Lasers hardly know any limits.
Engineers, scientists and developers from eight countries in Europe, Asia and North America as well
as Australia have applied or have been nominated for
the Berthold Leibinger Innovationspreis. The wide
scope of the laser applications and the quality of the
work is impressive.
It is evident that the laser is a technology
far from having exhausted its possibilities. Its potential
remains enormous.
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Angewandte Laserphysik / Applied Laser Technology
Die Erfindung des Lasers in der Mitte des 20. Jahrhunderts
The invention of the laser in the middle of the 20th century
war ein Quantensprung: Licht lässt sich maßgeschneidert
was a quantum leap: Light could now be tailored
einsetzen und arbeitet dabei berührungsfrei und
to specific needs, working very precisely and without physical
hochgenau.
contact.
Die Förderung und Würdigung herausragender
The advancement and acknowledgement of outstanding
Entwicklungs- und Forschungsarbeiten zur Anwendung
development and scientific work on the application or generation
oder Erzeugung des Laserlichts sind eines der Ziele
of laser light are one of the objectives of the Berthold Leibinger
der Berthold Leibinger Stiftung. Die Preise für angewandte
Stiftung. The prizes for applied laser technology underline
Lasertechnologie weisen auf die Bedeutung einer
the importance of a technology that is indispensable for the
Technologie hin, die für die Lebensqualität unerlässlich ist.
quality of life.
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Der Innovationspreis | The Innovation Prize
Seit 2000 zeichnet der Berthold Leibinger Innovationspreis
alle zwei Jahre Arbeiten aus, die praxisnahe Erkenntnisse
schaffen und diese zielgerichtet für die Umsetzung
einer neuen Technik anwenden. Er wird international
ausgeschrieben. Drei Preise sind mit 30.000, 20.000
und 10.000 Euro dotiert.
Beginning in 2000, the biennial Berthold Leibinger Innovationspreis has honored innovative works that contribute to
practical research and development and use the results for
targeted implementation of new technologies. The call
for entries is international and three prizes are awarded with
30,000, 20,000 and 10,000 euros respectively.
Der Forschungspreis | The Research Prize
Forschung ist die Grundlage für Innovationen. Daher
prämiert der Berthold Leibinger Zukunftspreis seit 2006
herausragende Forschungsarbeiten mit einem
Preisgeld von 30.000 Euro. Er wird nicht ausgeschrieben.
It is scientific research which lays the foundations of innovation.
Since 2006 the Berthold Leibinger Zukunftspreis honours
outstanding research work with a monetary award of 30,000
euros. For this research prize there is no call for applications.
Inhalt | Content
Nominierte | Finalists
6
Die Preisverleihung | The Prize Ceremony
8
Innovationspreis:
1. Preis | First Prize
2. Preis | Second Prize
2. Preis | Second Prize
3. Preis | Third Prize
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Zukunftspreis:
Professor Federico Capasso
24
Preisträger seit 2000 | Laureates
28
Die Stiftung | The Foundation
30
Nominierte | Finalists
6
Aus den Bewerbungen und Vorschlägen für den
Berthold Leibinger Innovationspreis nominierte
die Jury acht Kandidaten. Diese wurden eingeladen,
ihre Arbeiten in der Jury-Sitzung persönlich
zu präsentieren.
From all the entries received the jury selected eight
finalists for the Berthold Leibinger Innovationspreis.
They were invited to present their work in person during
the jury session.
Die Jury / The Jury
Stephen Anderson
Mitherausgeber und Chefredakteur
der Laser Focus World
Associate Publisher and Editor-in-Chief
of Laser Focus World
Prof. Dr. med. Hans-Peter Berlien
Chefarzt der Abteilung für Lasermedizin,
Elisabeth Krankenhaus Berlin
Chief Physician of the Laser Medical Department,
Elisabeth Hospital Berlin
Prof. Dr.-Ing. Hubertus Christ
Ehem. Vorstandsmitglied
der ZF Friedrichshafen AG
und ehem. Präsident des VDI
Former Member of the Board of Management
of the ZF Friedrichshafen AG and Former
President of the VDI (The Associations
of German Engineers)
UV-Excimer-Lasertechnologie: Schlüssel
zur Großserienfertigung von keramischen
Hochtemperatur-Supra-Bandleitern
UV Excimer Laser Technology: Key to
Massproduction of Ceramic High
Temperature Superconducting (HTS) Tapes
Dr. Ralph Delmdahl, Rainer Pätzel,
Dr. Kai Schmidt,
Coherent GmbH, Deutschland/Germany
Dr. Alexander Usoskin, Bruker HTS GmbH,
Deutschland/Germany (Seite/Page 17)
Nominiertenauszeichnung
des Berthold Leibinger
Innovationspreises.
The nomination award
of the Berthold Leibinger
Innovationspreis.
Prof. Dr. Theodor Hänsch
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Max Planck Institute for Quantum Optics
Prof. Dr.-Ing. Helmut Hügel
Universität Stuttgart, Institut für Strahlwerkzeuge
University of Stuttgart,
Institute for High-Power Beam Technologies
Prof. Dr. Ursula Keller
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich,
Institut für Quanten-Elektronik
Swiss Federal Institute of Technology Zurich,
Institute of Quantum Electronics
Prof. Dr. med. John Stuart Nelson
Ärztlicher Direktor des Beckmann Laser Institutes
Medical Director of the Beckmann Laser Institute
Prof. Dr. Hans-Jürgen Quadbeck-Seeger
Ehem. Mitglied des Vorstandes der BASF SE
verantwortlich für Forschung
Former Research Executive Director of BASF SE
Prof. Dr. Orazio Svelto
Technische Universität Mailand, Fakultät für Physik
Technical University of Milan, Department of Physics
Prof. Dr.-Ing. Hans-Jürgen Warnecke
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung
Fraunhofer Institute for Manufacturing
Engineering and Automation
Femtosekunden-Strahlquellen mit
Multi-GHz-Repetitionsraten
Femtosecond Light Sources with
Multi-GHz Repetition Rate
Dr. Albrecht Bartels, Universität
Konstanz & Gigaoptics GmbH,
Deutschland/Germany
Dr. Scott A. Diddams, National
Institute of Standards and Technology,
USA
Dirk C. Heinecke, Universität Konstanz,
Deutschland/Germany
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Entwicklung von Messgeräten für
komplexe ultrakurze Laserpulse
Developing Devices for Measuring
Complex Ultrashort Light Pulses
Rick Trebino's Ultrafast Optics Group,
Georgia Institute of Technology & Swamp
Optics LLC, USA
Neuartiger 3D time-of-flight Sensor
Novel 3D Time-of-Flight Sensor
Jochen Noell, TriDiCam GmbH,
Deutschland/Germany
Werner Brockherde, Fraunhofer-Institut
für Mikroelektronische Schaltungen,
Deutschland/Germany
Lasergestütztes Fügen von Schmalflächen
Laser Assisted Joining of Edges
Prof. Dr. Ulrich Schwarz, Fachhochschule
Eberswalde, Deutschland/ Germany
Dr. Hendrik Wust, Dr. Michael Oertel,
Technische Universität Dresden,
Deutschland/Germany
Dr. Günter Wiedemann, Fraunhofer
Institut für Werkstoff- und Strahltechnik,
Deutschland/Germany
Klinische Multiphotonen-Tomographie
Clinical Multi-Photon Tomography
Prof. Dr. Karsten König
JenLab GmbH, Deutschland/Germany
(Seite/Page 14)
Femtosekunden-Strahlquellen mit
Wellenlängenbereich von
Ultraviolett bis Infrarot
Femtosecond Light Source
Spanning from the Ultraviolet
to Infrared
Prof. Dr. Majid Ebrahim-Zadeh,
ICFO-Institute of Photonic Sciences,
ICREA-Catalan Institute for
Research and Advanced Studies
& Radiant Light S.L., Spanien/Spain
(Seite/Page 20)
Laserbasiertes Lumineszenz-Imaging von
Silizium-Blöcken, -Wafern und Solarzellen
Laser Based Luminescence Imaging
of Silicon Bricks, Wafers and Solar Cells
Prof. Dr. Thorsten Trupke
The University of New South Wales
& BT Imaging Pty Ltd., Australien/ Australia
Dr. Robert A. Bardos, BT Imaging Pty Ltd.,
Australien/Australia
(Seite/Page 10)
8
Die Preisverleihung | The Award Ceremony
Am 9. Juli 2010, 50 Jahre nach der Erfindung des ersten Lasers von
Theodore Maiman, verlieh die Berthold Leibinger Stiftung zum sechsten Mal
ihre Preise für Lasertechnologie. 400 Gäste aus Politik, Wirtschaft,
Wissenschaft und Medien kamen nach Ditzingen zum Stammsitz der TRUMPF
Gruppe um die vier Preisträger des Berthold Leibinger Innovationspreises
und den Träger des Zukunftspreises zu feiern. Die Festrede
hielt Professor Dr. Peter Gruss, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft.
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On July 9, 2010, 50 years after the invention of the first laser by Theodore Maiman,
the Berthold Leibinger Stiftung for the sixth time presented the prize winners
for the prizes in laser technology. 400 guests from politics, industry, science and media
came to TRUMPF’s headquarters in Ditzingen to celebrate the four prize winners
of the Berthold Leibinger Innovationspreis and the winner of the Berthold Leibinger
Zukunftspreis. The main speech was given by Professor Dr. Peter Gruss,
president of the Max Planck Society.
1. Preis | First Prize
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Schnelle Messung für effiziente
Solarzellen
Strahlend blauer Himmel, Sonne und Sandstrand: für
lässt. Der Schlüssel ist der gezielte Einsatz von Lasertechnik.
viele ein Sinnbild des Paradieses. Dieselben Zutaten produ-
Die Beleuchtung mit Hochleistungsdiodenlasern und der
zieren zunehmend sauberen Strom und helfen so, wertvol-
Einsatz eines optischen Filtersystems zur empfindlichen
le Ressourcen zu schonen und die Umwelt zu entlasten.
Messung der schwachen Signale lassen flächige Auswertun-
Doch vom Eimer Sand, dem Rohstoff für Silizium, bis zur
gen mit hoher räumlicher Auflösung in kurzer Zeit vorneh-
Solarzelle auf dem Dach ist es ein weiter Weg. Viele kom-
men – Ideal für die Photovoltaikindustrie.
plizierte Verarbeitungstechniken nehmen Einfluss auf den
Im Jahr 2001 von Deutschland nach Australien überge-
Wirkungsgrad, und der hat das letzte Wort, wenn es um die
siedelt, lebt und forscht Thorsten Trupke seither in Sydney.
Konkurrenzfähigkeit dieser regenerativen Energie geht.
Als er 2004 eine Stellung als Associate Professor annahm,
Messungen der wichtigsten Materialeigenschaften nach
schloss sich der Australier Robert Bardos seiner Arbeits-
jedem Bearbeitungsschritt liefern nicht nur wertvolle Er-
gruppe an. Gemeinsam entwickelten sie Schritt für Schritt
kenntnisse, wo und wie die Effizienz zur Erzeugung von
das Messverfahren, bauten erste Geräte auf und testeten
Strom aus Sonnenlicht auf der Strecke bleibt oder erhöht
den Nutzen in den Solarzellen-Produktionsanlagen an der
wird. Wenn die Messverfahren schnell genug sind, können
Universität. Schließlich gründeten sie 2007 nahe Sydney mit
sie auch in der laufenden Produktion die Qualität jeder einzelnen Solarzelle lückenlos überwachen.
Was sich für Forscher, Entwickler und Produktionsleiter
paradiesisch anhört, war in der Realität lange Zeit nicht zu
haben. Zwar gab es verschiedene Messverfahren zur Bestimmung der Ladungsträger-Lebensdauer in Siliziumscheiben
oder des punktuellen elektrischen Widerstandes innerhalb
einer fertigen Solarzelle. Doch die Ermittlung der Messdaten über die gesamte Fläche eines Wafers oder einer
Solarzelle dauerte bis zu einer Stunde. Moderne Produktionsanlagen verarbeiten Solarzellen jedoch im Sekundentakt. Hinzu kommen schwerwiegende Nachteile bei speziellen Messverfahren, die Proben beispielsweise durch
Berührung regelrecht zerkratzen und daher nur für Stichproben taugen.
Eine schnelle, präzise und zerstörungsfreie alternative
Messmethode entwickelten Professor Thorsten Trupke und
Dr. Robert Bardos an der University of New South Wales
(UNSW) in Sydney, Australien. Das Prinzip beruht auf der
Messung von photoinduziertem Licht: Materialien senden
bei Beleuchtung ein charakteristisches Licht aus. Mit einer
genauen Auswertung dieser Photolumineszenz lassen sich
wichtige Materialeigenschaften ermitteln. So weit ist dies
ein
in
wissenschaftlichen
Anwendungen
etabliertes
Standardverfahren. Doch leider galt es ausgerechnet bei
Silizium lange Zeit als unpraktisch oder zu langsam. Die
Photolumineszenz ist da so gering, dass eine genügend
schnelle Messung unmöglich erschien. Thorsten Trupke
erkannte bei seinen Forschungsarbeiten mit Silizium am
Centre of Excellence for Advanced Silicon Photovoltaics an
der UNSW das Potenzial für ein bildgebendes Messverfahren, dass sich sogar in der Industrie einfach einsetzen
1. Preis | First Prize
Große Bilder: Photolumineszenz-Messung des punktuellen
seriellen Widerstands in einer Solarzelle mit lokalem Kurzschluss (unten
rechts); links vor und rechts nach Isolierung des Kurzschlusses.
Large pictures: Photoluminescence imaging of the local
serial resistance of a solar cell with a shunt (right lower corner);
left before and right after isolation of the shunt.
Prof. Dr. Thorsten Trupke, Dr. Robert Bardos
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1. Preis | First Prize
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Fast Imaging for Efficient
Solar Cells
Risikokapitalgebern das eigene Unternehmen BT Imaging.
Clear blue sky, bright shining sun and a white beach. A pic-
Es liefert manuelle und automatisierte Messsysteme in die
ture of a perfect paradise and the ingredients to generate clean
gesamte Prozesskette der Photovoltaikindustrie, von den
electrical power to help save valuable resources and to protect the
Herstellern der Siliziumblöcke und -wafer bis hin zu den
environment. But it’s a long way from a shovel of sand to solar
Produzenten der Solarzellen.
panels on the roof. A number of complex processing techniques
influence the efficiency that determines the competitiveness of
this regenerative energy. Measuring the important material properties after each processing step can reveal valuable information
about their influence on degrading or improving efficiency. If
these measurements are fast enough, they can also be used to
monitor the quality of each single solar cell in mass production.
Sounding perfect to scientists, developers and production
managers, such measurement systems have in fact not been available for a long time. Of course, there are techniques and devices
to determine the charge carrier lifetime in silicon wafers or the
local electrical resistance on finished solar cells. But collecting the
data for the complete surface of a wafer or a solar cell takes up
to an hour. The cycle time for processing solar cells in state-ofthe-art production lines amounts to a second. Even worse, some
special measurement techniques can only be used on samples as
they destroy the probes by scratching, e.g. through physical
contact.
A fast, precise and nondestructive alternative measuring
technique has been developed by Professor Thorsten Trupke and
Dr. Robert Bardos at the University of New South Wales (UNSW)
1. Preis | First Prize
Große Bilder: Experimenteller Aufbau mit Proben. Beleuchtung
mit Laserlicht und Kamerasystem zur Signalerfassung befinden sich
oberhalb des Aufbaus (außerhalb des Bildes).
Kleine Bilder: Messsystem von BT Imaging mit Siliziumblock im
Messraum (oben); Dr. Robert Bardos am Touchscreen der Steuerung (links);
Prof. Thorsten Trupke justiert einen Messaufbau (rechts).
Large pictures: Experimental setup with probes. The laser
illumination unit and the camera system for signal detection
are located above the probes (not on the picture.)
Small pictures: BT Imaging measurement system with a silicon block (top);
Dr. Robert Bardos at the touchscreen of the control unit (left);
Prof. Thorsten Trupke aligning a measurement setup (right).
in Sydney, Australia. Its principle is to measure photo-induced
for the weak photoluminescence signals, even whole areas can
light. Most material emits characteristic light when illuminated. A
be measured with high spatial resolution in a short time. Ideal for
detailed analysis of this photoluminescence can reveal important
the photovoltaic industry.
material properties. It is an established technology in scientific
Thorsten Trupke moved from Germany to Australia in 2001,
applications. Unfortunately it has been considered impractical or
he has lived and done his research in Sydney ever since. When he
too slow to be used with silicon thus far. Because of its very poor
became Associate Professor in 2004, the Australian Robert Bardos
photoluminescence, it has not seemed feasible to reach suffi-
joined his research group. Step by step they developed the specif-
ciently fast measurements.
ic measurement technology, built initial devices and tested them
During his research with silicon at the Centre of Excellence
at the university’s solar cell production facilities. Eventually they
for Advanced Silicon Photovoltaics at the UNSW Thorsten Trupke
founded their own company BT Imaging close to Sydney with
finally realized the potential for an imaging technique that could
venture capital. The company offers manual and automated meas-
even be easily used in industry. The key is application of the right
urement systems for the complete processing chain in photovol-
laser technology. By illuminating the probes with high-power
taic industry from the suppliers of silicon blocks and wafers up to
diode lasers and using optical filters in the measurement system
the manufacturers of solar cells.
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2. Preis | Second Prize
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Multiphotonen-Tomograph für
Hautkrebs-Diagnose
Eines der bedeutendsten Anwendungsgebiete der
Diagnosegeräten für den medizinischen Einsatz. Heute ver-
Lasertechnik sind die medizinischen bildgebenden Ver-
kauft das Unternehmen mit Sitz in Jena und Saarbrücken
fahren, oft auch, aus dem Englischen übernommen,
zertifizierte Geräte an Kliniken und Unternehmen in der
„Imaging“ genannt. Für Forscher und Mediziner ist es uner-
ganzen Welt. Einzigartig ist die Kombination mehrer opti-
lässlich, mehr zu sehen, als es mit dem bloßen Auge möglich
scher Verfahren in einem Gerät für die In-vivo-Diagnose mit
ist. Je nach Erkrankung oder Forschungsgebiet kommen
hoher räumlicher Auflösung. Diese ermöglicht einen brei-
eine Vielzahl unterschiedlicher Untersuchungsmethoden
ten Einsatz und erhöhte Sicherheit von Diagnosen. Die ein-
zum Einsatz. Zu den ältesten bildgebenden Verfahren
gesetzten Verfahren basieren auf der Anregung natürlicher
gehören das klassische Röntgen und der Ultraschall. Vielen
Fluoreszenzen von Schlüsselmolekülen und der Erzeugung
bekannt sind heute auch die Computertomographie und
von charakteristischem Licht durch nichtlineare optische
die Kernspintomographie. Beide Verfahren liefern faszinie-
Prozesse. Die Anregung erfolgt mit einem Femtosekunden-
rende Bilder aus dem Inneren des Körpers. Doch auch sie
laser, dessen Lichtstrahl mit einem Scanner rasterförmig auf
sind nicht in der Lage, jedes Detail aufzulösen oder alle
das untersuchte Gewebe gelenkt wird. Dass bei den
Gewebe und krankhaften Veränderungen zu unterschei-
Verfahren keine Kontrastmittel gespritzt werden müssen,
den. Anders als diese radiologischen Methoden können
optische Verfahren nicht so tief in den Körper eindringen,
vermögen aber, mehr Details zu erkennen und selektiv
bestimmte Moleküle, Proteine und intrazelluläres Gewebe
darzustellen.
Im Gebiet des laserbasierten Imaging erforscht
Professor Karsten König Methoden, die insbesondere zur
Diagnose von Hautveränderungen eingesetzt werden. Der
ist dabei ein großer Vorteil der anspruchsvollen Methoden.
Physiker, Zellbiologe und Professor an der Universität des
Die Messung der so erzeugten, sehr schwachen
Saarlandes beschäftigte sich schon in seiner Promotions-
Lichtsignale übernehmen sogenannte Photomultiplier mit
arbeit mit der Diagnose von Krebs mittels der Fluoreszenz-
Messgenauigkeiten bis hinunter zum Zählen einzelner Pho-
Mikroskopie. Später habilitierte er auf dem Gebiet der
tonen. Die Software setzt die Messdaten zu dreidimensio-
Zellbiologie und verfolgte die Weiterentwicklung von
nalen Falschfarbenbildern oder Graphen zusammen, aus
Verfahren zur laserbasierten Diagnose von Hauterkran-
welchen der Mediziner oder Forscher charakteristische
kungen, insbesondere des malignen Melanoms, des hoch-
Strukturen der Hautzellen und krankhafte, durch Umwelt-
gradig bösartigen schwarzen Hautkrebses.
einflüsse oder von medizinischen Wirkstoffen verursachte
Noch während seiner Zeit als Privatdozent an der
Universität Jena gründete König 1999 den Spin-off JenLab
zur Entwicklung und Vermarktung von schlüsselfertigen
Veränderungen in den Zellen erkennen und untersuchen
kann.
2. Preis | Second Prize
Bilder von links nach rechts:
Prof. Dr. Karsten König;
Falschfarbendarstellung aus In-vivo Messung
der Fluoreszenz-Lebensdauer
von Zellen in der Haut;
Blick in den optischen Aufbau der Laserstrahlquelle.
Pictures from left to right:
Prof. Dr. Karsten König;
false color picture of in vivo measurement of
fluorescence lifetime of cells in the skin;
inside the optical setup of the laser source.
Multiphoton Tomography
for Diagnostics of Skin Cancer
One of the most important fields of applications of laser
technology is imaging in medicine. Scientists and doctors rely on
the additional insights that go beyond what can be seen merely
with the eye. A large number of different technologies can be
applied depending on the specific disease or research topic. X-ray
pictures and sonography rank among the oldest imaging technologies. Today computer tomography and magnetic resonance
imaging (MRI) are also very popular. They generate fascinating
pictures of the inside of a body. But even they cannot resolve
every detail, distinguish every tissue or identify all changes in tissue caused by a disease. Optical imaging techniques cannot
penetrate as deeply into the body as these radiological methods,
but they reveal more details and can even selectively identify specific molecules, proteins or intracellular tissue.
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2. Preis | Second Prize
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Bilder Mitte:
Falschfarbendarstellungen verschiedener Messsignale
in unterschiedlichen Hauttypen.
Unten:
Prof. Karsten König mit einem JenLab-MultiphotonenTomograph im Einsatz.
In the domain of laser-based imaging Professor Karsten
König does his research on methods in particular for the diagnosis of changes in the skin. The physicist, cell biologist and professor at the University of Saarland in Saarbrücken, Germany, started
research on the use of fluorescence microscopy in cancer diagnostics while writing his doctoral dissertation. His habilitation in the
field of cell biology followed, as did development work on laserbased diagnosis of skin diseases. Of particular importance is melanoma, a less common type of skin cancer, which is nonetheless
responsible for most of the deaths related to skin cancer.
In 1999 he founded a university spin-off, JenLab GmbH, to
develop and commercialize a turnkey device for clinical diagnosis.
Today the firm sells certified tomographs to hospitals and companies worldwide. The unique combination of multiple optical
methods in one device for in-vivo diagnostics, coupled with very
high spatial resolution, allows a broad application range and
enhances diagnostic reliability.
The methods used are based on the excitation of natural fluorescence in key molecules and the generation of characteristic
light frequencies thanks to nonlinear optical effects. Excitation is
by way of a femtosecond laser; the laser beam scans the tissue to
be examined. Photomultipliers measure the induced light signals
with sensitivity down to single photon counting. Software processes the collected data and generates false color pictures or diagrams that tell specialists about characteristic structures of skin
cells. Changes in structure caused by disease, environmental
effects or medications can be detected and examined.
Pictures, center:
False color pictures of various measuring signals
in different types of skin.
Below:
Prof. Karsten König in action with a JenLab multiphoton
tomograph.
2. Preis | Second Prize
Excimerlaser-Technologie
für verlustfreie Stromleitung
Verlustfrei Strom leiten, das ist dank Quantenphysik
schon lange kein Traum mehr. Schon Anfang des letzten
Jahrhunderts war der Effekt der Supraleitung bekannt. Die
1986 entdeckten Hochtemperatur-Supraleiter der ersten
Generation erweiterten die potenziellen Einsatzmöglichkeiten. Mit leistungsfähigen Excimerlasern vom Göttinger
Standort des Laserherstellers Coherent baut die Bruker
Corporation in der Sparte Supraleiter nun eine neue
Fertigung für die zweite Generation der HochtemperaturSupraleiter auf. Diese lassen sich wesentlich kostengünstiger herstellen, als die der ersten Generation, wodurch sie
zum Hoffnungsträger für die widerstandsfreie Übertragung
Dr. Alexander Usoskin, Dr. Ralph Delmdahl, Dr. Kai Schmidt
von Strom im sogenannten Smart Grid avancieren. Die zweite Generation verträgt auch höhere Magnetfelder und soll
daher die aufwendig zu kühlenden NiedrigtemperaturSupraleiter in Kernspintomographen ersetzen.
Mit der Tochtergesellschaft Bruker HTS in Alzenau ist
Bruker das erste Unternehmen weltweit, welches die sogenannte Pulsed-Laser-Deposition-Technologie zur Massenfertigung von Supraleitern beherrscht. Verantwortlich für
die Weiterentwicklung des Verfahrens vom Labormaßstab
zur Massenfertigung sind Dr. Alexander Usoskin von Bruker
HTS und drei Mitarbeiter von Coherent, Dr. Ralph Delmdahl,
Rainer Pätzel und Dr. Kai Schmidt. Bei dem Verfahren der
Pulsed-Laser-Deposition (PLD) verdampft ein UV-Laserpuls
hoher Energie in einer Vakuumkammer ein “Target” so,
Ein gepulster UV-Laserstrahl wird gleichmäßig
über die Oberfläche des Targets gelenkt
und erzeugt ein Plasma.
A pulsed UV laser beam homogenously
scans the surface
of the target creating a plasma.
17
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2. Preis | Second Prize
Kleines Bild: Blick in die Vakuumröhre. Das zu beschichtende
Substrat wird spiralförmig aufgewickelt durch die Röhre geführt.
Großes Bild links: Das Target liefert das Material, aus dem
sich bei Laserbestrahlung die supraleitende Schicht Atom für Atom
auf dem Substrat zusammensetzt.
Großes Bild rechts: Der spezielle Homogenizer mit sehr geringem
Verlust optimiert das Profil des Laserstrahls.
dass sich ein Plasma bildet. Atom für Atom setzt sich das
atomisierte Material des Targets auf der Zieloberfläche ab.
So lassen sich sehr genaue und hochreine Schichten erzeugen, zum Beispiel aus Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO),
einem Hochtemperatur-Supraleiter. Wird dieses auf einem
Tape aufgetragen, entsteht ein Band aus einem Quasi-Einkristall. In der lediglich einen Mikrometer dicken Schicht leitet er Stromstärken verlustfrei, für die konventionell finger-
dicke Kupferdrähte erforderlich sind. Doch die PLD erlaub-
den Prozess erforderliche Pulsstabilität mit möglichst hoher
te bisher weder die erforderliche Abscheiderate noch die
Pulsenergie und langer Lebensdauer vereinen. Da der Pro-
homogene Beschichtung großer Flächen, um größere
zess des Auftragens per PLD nicht beliebig beschleunigt
Mengen dieser Bandleiter herzustellen.
werden kann, lässt sich die Geschwindigkeit nur durch das
Die PLD galt allgemein als „nicht skalierbar“. Mittels
Einsetzen mehrerer Strahlen und entsprechend die Erzeu-
zahlreicher patentierter Erfindungen rund um den Prozess
gung mehrerer Plasma-Plumes erhöhen. Die aktuelle Anla-
und die Strahlführung gelang es der Kooperation, das Ver-
ge besitzt eine sechsfache Strahlteilung und einen Excimer-
fahren zu skalieren. Neben der PLD-Vakuum-Prozess-
laser mit der stabilisierten durchschnittlichen Leistung von
kammer für große Flächen und hohen Durchsatz ist auch
600 Watt. Coherent ist weltweit der einzige Anbieter von
die UV-Laserstrahlquelle von zentraler Bedeutung. Sie
Excimerlasern, die eine Skalierung der PLD hin zur Massen-
liefert die erforderliche Energie für den Prozess. Damit das
fertigung erlauben.
Verfahren wirtschaftlich ist, muss der Excimerlaser die für
2. Preis | Second Prize
Excimer Laser Technology
for Superconductivity
Small picture: View into the vacuum tube. The tape substrate
is inserted into tube wound up on a rod.
Large picture, left: The target delivers the material. Upon laser
irradiation the superconducting layer is built up
on the substrate atom by atom.
Large picture, right: A special homogenizer optimizes
the profile of the laser beam.
Thanks to quantum physics, electrical power transmission
perature superconductor. Deposited on a tape as substrate, a
without loss has been a reality for a long time. The effect of
long quasi-single crystal is produced. The superconducting layer
superconductivity has been known since the beginning of the last
with a thickness of only a few micrometers can carry an electric
century. The discovery of first-generation high-temperature
load without energy loss that conventionally requires copper wire
superconductors in 1986 substantially increased the potential of
as thick as a finger. Unfortunately PLD could not be used for mass
the technology. Using high-performance excimer lasers from laser
production of tapes as the yield was restricted with low deposi-
specialist Coherent, the Bruker Corporation built a new plant in
tion rates and also homogenous layers could not be produced on
their superconductivity division for the second generation of
larger areas.
high-temperature superconductors. These can be produced at a
The output of PLD was considered to be nonscalable. But
lower cost making them more attractive for use in power trans-
with a number of patented inventions on the process and beam
mission in a so-called smart grid. Furthermore, the second gen-
guidance the collaboration has managed to transfer the techno-
eration is more tolerant to high magnetic fields and will replace
logy from a special niche to mass production. That requires not
the low-temperature superconductors used in magnetic reso-
only the process and vacuum tube for large areas and high yield.
nance imaging devices to reduce the required cooling efforts.
A pivotal factor for upscaling the process is also the UV laser light
As a part of Bruker Corporation, Bruker HTS in Alzenau,
source. The laser delivers the required power for the process. An
Germany is the first company worldwide that managed to apply
economically feasible production requires an excimer laser that
pulsed laser deposition (PLD) technology in mass production of
combines high pulse stability with the highest possible power and
superconductors. The people behind that development are Dr.
long lifetime. Because the speed of the deposition process is lim-
Alexander Usoskin of Bruker HTS and three engineers of
ited by physics, an increase in speed can only be achieved by
Coherent in Göttingen, Germany, Dr. Ralph Delmdahl, Rainer
using several laser beams simultaneously creating a correspond-
Pätzel and Dr. Kai Schmidt. In pulsed laser deposition a pulsed UV
ing number of plasma plumes for deposition. The current instal-
laser beam with high energy vaporizes a target in a vacuum
lation uses six-fold splitting of the beam and an excimer laser with
chamber, creating a plasma of the target material. Atom by atom
a stabilized average output power of 600 watts. Worldwide there
the material from the plasma is deposited on an exposed sub-
is no other manufacturer of lasers that allow PLD scaling to mass
strate creating a very precisely controllable and extremely pure
production.
layer, e.g. of yttrium barium copper oxide (YBCO), a high-tem-
19
20
3. Preis | Third Prize
Kleines Bild:
Ebrahim-Zadeh mit Student an einem experimentellen Aufbau.
Große Bilderserie:
Verschiedene Farben, erzeugt von einem synchron-gepumpten
optisch-parametrischen Oszillator und Frequenzverdopplung.
Small picture:
Ebrahim-Zadeh and student with experimental setup.
Large picture series:
Different colors generated with a synchronously pumped optical
parametric oscillator and frequency doubling.
Neue abstimmbare FemtosekundenLaserstrahlquellen
„Jeder Kunde kann sein Auto in jeder gewünschten
Farbe bekommen, sofern sie schwarz ist.“ Abgesehen
davon, dass Schwarz physikalisch gesehen keine Farbe
ist, sondern die Abwesenheit von Licht, zeigt dieses
berühmte Zitat, angeblich von Henry Ford, eine interessante Parallele zur Lasertechnik. Die verfügbaren Farben
für Laserlicht sind von den verfügbaren Lasertypen fest
vorgegeben.
Die Einfarbigkeit ist eine elementare Eigenschaft von
Laserlicht. Leider erlaubt das Laserprinzip nicht einfach
das Anbringen eines Knopfes zur Auswahl der Farbe. Sie
ist eine Eigenschaft des verwendeten aktiven Mediums.
Tatsächlich ist die Situation der Laser-Kunden noch
schwieriger als die des damaligen Ford T-Modells, denn
3. Preis | Third Prize
die Einschränkung der Farbe beruht nicht auf der Festlegung des Herstellers, sondern sie ist physikalisch bedingt.
Ford führte für das erste Serienauto nach zehn Jahren verschiedene Farben ein. Auch in der Laserphysik gelang es
Wissenschaftlern, im Laufe der Zeit immer mehr laseraktive
Materialien zu finden. Bei einigen lässt sich die Wellenlänge
sogar über einen bestimmten Bereich abstimmen, das heißt,
durch Änderung von Parametern kann die Farbe in Grenzen
eingestellt werden. Heute können – und müssen – Anwender aus einer komplexen Matrix verfügbarer Laserstrahlquellen den am besten passenden Laser auswählen in Bezug
auf die Farbe bzw. den abstimmbaren Bereich, die maximale Ausgangsleistung, Pulseigenschaften, Kosten, Komplexität und kommerzielle Verfügbarkeit des Systems.
Prof. Dr. Majid Ebrahim-Zadeh
21
3. Preis | Third Prize
22
Die Suche nach der richtigen Femtosekunden-Laserstrahlquelle ist 2007 leichter geworden. Das Spin-off-Unternehmen Radiantis in Barcelona, Spanien, gegründet von
Professor Majid Ebrahim-Zadeh, stellte eine neue Strahlquelle vor. Ein einzelnes Gerät kann nun computergesteuert
das Spektrum vom Infrarot über das gesamte sichtbare Licht
bis hin zum Ultraviolett abdecken. Verlockend ist nicht nur
der große Bereich, über den die Wellenlänge einstellbar ist.
Die Strahlquelle füllt auch eine große Lücke des abstimmbaren Femtosekundenlasers im sichtbaren Bereich. Dieser
spielt eine wichtige Rolle in der Biophotonik und in der
Spektroskopie.
Im Mittelpunkt des Erfolges steht ein neuer nichtlinearer Kristall für den optisch-parametrischen Effekt, die Fre-
quenzverdopplung und -verdreifachung. Diese Prozesse
erlauben, die Wellenlänge des Ausgangslichts eines TitanSaphir-Lasers zu ändern. Die Forschung zur Anwendung des
neuen Kristalls führte Dr. Masood Ghotbi am Institute of
Photonic Sciences (ICFO) in Barcelona als Doktorand von
Ebrahim-Zadeh durch. Seit mehr als 20 Jahren befasst mit
nichtlinearer Optik, ist Ebrahim-Zadeh seit 2002 Professor
am ICFO. Den Businessplan von Radiantis entwickelte
Dr. Sara Otero als Mitgründerin von Radiantis, heute ist sie
Vorstandsvorsitzende des Unternehmens. Vier Jahre Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Dr. Michael Yarrow,
Entwickler bei Radiantis von 2006 bis 2010, Ebrahim-Zadeh
und dem gesamten technischem Team führten schließlich
zur erfolgreichen Überführung der neuen Technologie in
ein kommerzielles schlüsselfertiges Table-top-System für die
Wissenschaft und die Industrie.
Großes Bild:
Das Herz der nichtlinearen optischen Prozesse: Nahaufnahme
eines BIBO-Kristalls (Bismuttriborat) während des Pumpvorgangs.
Das sichtbare rote Licht erzeugt der Kristall.
Kleine Bilder:
Prof. Ebrahim-Zadeh bei einem Seminar mit Studenten
am Catalan Institute for Research and Advanced Studies
in Barcelona (links); Nichtlinearer Kristall montiert
zwischen Spiegeln (rechts).
Large picture:
In the heart of the nonlinear optical processes: close-up
of the BIBO crystal (bismuth triborate) during pumping.
The visible red light is generated by the crystal.
Small pictures:
Prof. Ebrahim-Zadeh in seminar with his students at the Catalan
Institute for Research and Advanced Studies in Barcelona (left);
nonlinear crystal mounted between mirrors (right).
3. Preis | Third Prize
New Tunable Femtosecond Laser
Light Source
“Any customer can have a car painted any color that he
new laser active material systems. Some of them even featuring
wants so long as it is black.” Despite the fact that physically black
tunability over a specific range of wavelengths. Today, users can
is not a color but the absence of light, the attitude expressed in
– and have to – choose laser types from a complex matrix of laser
this famous quote, allegedly by Henry Ford, fits well when it
light sources regarding the ‘color’ or a range of tunability, maxi-
comes to the availability of colors of laser light. They are determi-
mum output power, beam and pulse properties, cost, system
ned by existing types of lasers.
complexity and commercial availability.
Being monochromic is an elementary property of laser light.
The search for the right femtosecond laser system has been
Unfortunately the laser principle usually does not allow simply
simplified since 2007 when the spin-off company Radiantis,
attaching a dial on the laser to select a single pure output color.
founded by Professor Majid Ebrahim-Zadeh close to Barcelona,
It is a property of the specific laser active material. In fact, the
Spain, introduced a new tunable femtosecond laser light source.
situation of laser customers is worse than those of the historic
A single device with a computer-controlled tunable output covers
Ford T-Model since their choice is restricted by material science
the unprecedented wide range of wavelengths from the infrared
and not simply by the decision of the supplier. Ford introduced
all over to the ultraviolet, including the complete visible range.
different colors after ten years, and so did scientists by finding
Not only the large spectrum is appealing. The source also fills the
important gap of tunable femtosecond laser light in the visible
spectrum, which is very important for applications in biophotonics and spectroscopy.
Pivotal to the success is a new nonlinear crystal applied in
optical parametric conversion, frequency doubling and tripling.
These processes allow modification of the wavelength of the light
generated by a titan-sapphire-laser. The research on application
of the new crystal had been conducted by Dr. Masood Ghotbi at
the Institute of Photonic Sciences in Barcelona (ICFO), as a PhD
student of Ebrahim-Zadeh. Working for more than 20 years in the
field of nonlinear optics, Ebrahim-Zadeh has been a professor at
the ICFO since 2002. As co-founder, Dr. Sara Otero developed the
business plan for the company. Today she is the CEO of Radiantis.
Four years of development and research by Dr. Michael Yarrow,
R&D Engineer at Radiantis from 2006 to 2010, Ebrahim-Zadeh
and the technical team finally led to the successful transfer from
scientific research to a commercial turnkey tabletop system now
serving the scientific community and industry.
23
Zukunftspreis
24
Die Technologie
des Quantenkaskadenlasers
Prof. Dr. Federico Capasso
Quantenkaskadenlaser sind die ersten Laser, die Licht
über einen weiten Bereich des unsichtbaren Spektrums emittieren, mit Wellenlängen von 3 bis 300 Mikrometer. Daraus
ergeben sich ein großes kommerzielles Potenzial und viele
neue Möglichkeiten in der Wissenschaft.
Quantenkaskadenlaser (QCL, von engl.: Quantum Cascade Laser) umfassen die Region des mittleren Infrarots, in
welcher der Absorptions-Fingerabdruck der meisten Moleküle liegt. QCL werden daher eingesetzt in der lokalen
Messung von Spurengasen in geringster Konzentration –
von einem in einer Milliarde bis zu einer Billion Volumenanteilen – wie auch zur Fernmessung von Chemikalien.
Beispiele sind die Erfassung von Treibhausgasen, die Überwachung der Luftverschmutzung, die Atemgasanalyse und
die Analyse von technischen Verbrennungsvorgängen.
Andere Einsatzgebiete liegen in der Freistrahldatenübertragung und bei hohen Leistungen in Sicherheits- und militärischen Anwendungen.
1994 stellte Federico Capasso in Zusammenarbeit mit
Jerome Faist, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson und Alfred Y. Cho an den Bell Labs den ersten QCL vor.
Capasso spielte eine wichtige Rolle bei seiner Erfindung, in
vielen der wissenschaftlichen und technischen Innovationen wie auch bei deren Kommerzialisierung, bis heute. Erst
als Abteilungsleiter und später als Vice President Physical
Research an den Bell Labs forcierte er den Technologietransfer und die Lizenzierung der Patente an Start-ups ebenso wie an etablierte Unternehmen. Seit 2003 ist er Robert
Wallace Professor of Applied Physics an der School of
Engineering and Applied Sciences der Harvard University in
Boston, USA.
Zukunftspreis
Konventionelle Halbleiterlaser erzeugen Licht in Abhängigkeit von der sogenannten Bandlücke, diese ist
eine Eigenschaft des Materials. Um eine andere Farbe zu
erzeugen, muss ein neues Material gefunden werden,
was keine einfache Aufgabe ist. Es ist außerdem schwierig, sehr lange Wellenlängen zu erzeugen, denn „gute“
Materialien gibt es nur für die Wellenlängen von 0,3 bis
3 Mikrometer. Dagegen hängen die Eigenschaften des
Lichts eines QCL vom Aufbau des Lasers ab, während das
Material, aus dem sie bestehen, in der Industrie weit verbreitet ist. Ihre Herstellung aber ist das Ultimative der
Nanotechnologie. Die Energieniveaus, welche die Wellenlänge bestimmen, lassen sich quantenmechanisch
maßschneidern, indem die Dicke der verwendeten Materialschichten – im Bereich von Nanometern – genau
eingestellt wird. Der Name leitet sich aus dem Weg der
Elektronen ab. Sie bewegen sich von einem Quantentopf zum nächsten und fallen dabei auf niedrigere
Energieniveaus, so wie Wasser bei einem Kaskadenwasserfall. Ein Elektron erzeugt bei seinem Weg durch
die aktive Zone bei jedem „Fall“ ein Laserphoton. Daher
ist die Effizienz dieses Lasertyps besonders hoch.
Capassos Gruppe in Harvard forscht und entwickelt
intensiv an der Konstruktion und Anwendung von QCLs.
Ein Beispiel dafür ist ein „Spectrometer on the chip“ mit
einer Zeile von 32 QCLs, monolithisch hergestellt auf einem einzigen Chip. Jeder einzelne der Laser wurde so
konstruiert, dass er über einen kleinen Wellenlängenbereich abgestimmt werden kann. Dieser Bereich überdeckt die Lücke zu seinen Nachbarn. Mit diesem Chip
allein lassen sich die Molekül-Absorptionslinien zwischen 8,73 und 9,43 Nanometer nahtlos erfassen.
Andere Arbeiten beschäftigen sich mit der Erzeugung
von Terahertz-Strahlung mittels Differenzfrequenzerzeugung im QCL, mit der Herstellung von Hochleistungs-QCL, mit dem Betrieb der Laser bei hohen
Temperaturen sowie mit der Veränderung von optischen
Moden und dem Fernfeld.
Großes Bild: Drei Quantenkaskadenlaser auf
einem Laborbuch.
Kleine Bilder: Experimentelle Aufbauten mit
Quantenkaskadenlasern in einem Kryostaten (oben)
und vor einem Detektor (unten).
Large picture: Three quantum cascade lasers
on a lab book.
Small pictures: Experiments with quantum cascade lasers
in cryostat (top) and in front of a detector (bottom).
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Zukunftspreis
26
The Science
and Technology of Quantum
Cascade Lasers
Quantum cascade lasers are the first to emit laser light in a
large region of the invisible light spectrum, with wavelengths
from 3 to 300 micrometers. This results in enormous commercial
and scientific opportunities. Quantum Cascade Lasers (QCL) cover
the region of wavelengths known as mid-infrared where most
molecules have their telltale absorption fingerprints. QCLs are
applied in local sensing of trace gases in tiny concentrations –
from parts per billion to parts per trillion in volume – as well as in
remote sensing of chemicals. Some examples are detection of
greenhouse gases, pollution monitoring, breath analysis and
combustion diagnostics. Other implementations include freespace communication and high-power security and military applications.
Federico Capasso, in collaboration with Jerome Faist,
Links:
Prof. Capasso mit seinen Studenten im Seminar.
Alle Wände werden als Tafel genutzt.
Rechts:
Im Labor der Capasso Gruppe an der
Harvard University.
Left:
Prof. Capasso and his students in a seminar.
Any wall is build and used as a white board.
Right:
Inside the lab of the Capasso group
at Harvard University.
Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson and Alfred Y. Cho,
first demonstrated the QCL at Bell Labs in 1994 and played a crucial role in its invention, in many subsequent scientific and technological innovations and in commercialization from its inception
to the present day. First as Department Head and then Vice
President of Physical Research at Bell Labs, he promoted the technology transfer and licensing of QCL patents to startups and
established companies. He has been Robert Wallace Professor of
Applied Physics at the School of Engineering and Applied Sciences
at Harvard University in Boston, USA, since 2003.
Conventional semiconductor lasers generate light depending on the so-called bandgap that depends on the material. To
change the color, it is necessary to find a new material, which
requires hard work. It is also difficult to generate very long wavelengths; good materials are available only for wavelengths from
0.3 to 3 micrometers. The properties of the light generated by
QCLs depend on the design. They are made of materials widely
used commercially, but are the ultimate in nanotechnology. The
energy levels determining the emitted wavelength of a QCL can
be quantum mechanically tailored by adjusting the thickness of
the nanometer scale layers of the composed material. The name
derives from the path of electrons that move from one quantum
well to another, dropping down energy levels like a cascaded
waterfall. On its way through the active region an electron emits
a photon at each “drop”, making this type of laser highly efficient.
The Capasso group at Harvard does extensive research and
development on the design and application of QCLs. One example is a spectrometer on the chip based on an array of 32 QCLs,
fabricated monolithically on the same chip. Each individual laser
is designed to emit at a different wavelength that can be tuned
in a small range so that it can cover the entire region between the
emission wavelengths of its neighbors. The single device can be
used to target all the molecular absorption lines in the range of
Zukunftspreis
8.73 to 9.43 micrometers for sensing. Other fields of work include
terahertz generation through difference frequency generation in
QCLs, growth of high-power QCLs, high-temperature operation as
well as optical mode and far-field manipulations.
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28
Bisherige Preisträger | Previous Prizewinners
Innovationspreis
Seit 2000 wird der Berthold Leibinger
Innovationspreis verliehen. Das Thema erweiterte
sich von Laseranwendungen in der Produktionstechnik im Jahr 2002 um Laser in der Medizintechnik.
Seit 2006 umfasst der Preis die gesamte
Lasertechnik.
Der Forschungspreis Berthold Leibinger
Zukunftspreis für angewandte Lasertechnologie
wurde erstmals 2006 vergeben.
The Berthold Leibinger Innovationspreis is awarded
since the year 2000. The topic-field has
been expanded in 2002 from lasers in production
technology to include lasers in medicine as well.
Since 2006 the topic-field includes all laser
technology.
The research prize Berthold Leibinger
Zukunftspreis for applied laser technology was
awarded for the first time in 2006.
2000
2002
1. Preis / First Prize
1. Preis / First Prize
Dr. Josef Schneider
Arbeitsgruppe Scheibenlaser /
Laser und digital umrüst-
Work Group Disk Laser
bare Drucksysteme
Prof. Dr. Helmut Hügel,
Laser and Digitally
Dr. Adolf Giesen et al.
Changed Printing Systems
Scheibenlaser
Disk Laser
2. Preis / Second Prize
2. Preis / Second Prize
Dr. Martin Grabherr
Dr. Tibor Juhasz,
Oberflächenemittierende
Dr. Ronald Kurtz
Hochleistungsdiodenlaser
Femtosekunden-Laserskalpell
mit Vertikalresonator
für Kornea-Operationen
Vertical Cavity Surface
Femtosecond Laser Scalpel
Emitting High-Power
for Corneal Surgery
Laser Diode
3. Preis / Third Prize
3. Preis / Third Prize
Prof. Dr. Yong Feng Lu
Prof. Dr. Stefan Hell,
Lasermikrobearbeitung
Marcus Dyba,
in der Industrie
Dr. Alexander Egner
Laser Microprocessing
Optische Nanoskopie mit
in Industry
Ultrakurzpulslaser und
stimulierter Emission
Optical Nanoscopy with
Ultra-Short-Pulse Laser and
Stimulated Emission
Zukunftspreis
29
2004
2006
2008
1. Preis / First Prize
1. Preis / First Prize
1. Preis / First Prize
Professor Dr. Ursula Keller
Dr. Karin Schütze,
Dr. Thorsten Bauer,
SESAM – Semiconductor
Raimund Schütze
Ulrich Graf, Dr. Jens König,
Saturable Absorber Mirror
Lasermikrostrahl und
Dr. Markus Willert
für Ultrakurzpulslaser
Laserkatapult
Hochpräzise Mikrobear-
SESAM – Semiconductor
Laser Microbeam and
beitung in der Großserie
Saturable Absorber Mirror
Laser Catapult
High-Precision
for Ultrafast Lasers
Micromachining in Mass
Production
2. Preis / Second Prize
2. Preis / Second Prize
2. Preis / Second Prize
Professor Dr. Andreas
Prof. Dr. Ian A. Walmsley
Dr. Richard L. Sandstrom,
Tünnermann, Dr. Stefan
Methoden zur vollständigen
Dr. William Partlo
Nolte, Dr. Holger Zellmer
Messung ultra-kurzer Pulse
VUV Laser für die
Hochleistungs-Faserlaser
Methods for Complete
Moderne Lithografie
und deren Anwendungen
Measurement of Ultra-Short
VUV Lasers for Advanced
High-Power-Fiber Lasers
Pulses
Lithography
3. Preis / Third Prize
3. Preis / Third Prize
3. Preis / Third Prize
3. Preis / Third Prize
Prof. Dr. Axel Rolle
Dr. Ronald Holzwarth,
Dr. Cary Gunn
Professor Dr. Jürgen Czarske,
Lungenparenchym-
Dr. Michael Mei
Entwicklung von CMOS-
Dr. Lars Büttner,
Laserchirurgie
Optische Frequenzkamm-
Photonik: Siliziumbasierte
Dr. Thorsten Pfister
Lung Parenchymal
technologie
Transceiver
Laser-Doppler-
Laser Surgery
Optical Frequency Comb
Development of CMOS
Distanzsensor und seine
Technique
Photonics: Silicon Based
Anwendungen
Transceivers
Laser Doppler Distance
and their Applications
Sensor and its Applications
Prof. Dr. H. Jeffrey Kimble
Prof. Dr. Xiaoliang Sunney Xie
Resonator-
Einzelmolekül-Biophysik
Quantenelektrodynamik
und nicht-lineare optische
Cavity Quantum
Mikroskopie
Electrodynamics
Single-Molecule Biophysics
and Non-Linear Optical
Microscopy
30
Die Berthold Leibinger Stiftung | The Foundation
Anlässlich des 50. Geburtstages der Erfindung des Lasers
spendete die Berthold Leibinger Stiftung eine Ausstellung
zum Thema Werkzeug Laser
im Deutschen Museum in München.
Mit der Unterstützung von Institutionen und Förder-
On the occasion of the 50th anniversary of the invention
of the laser the Berthold Leibinger Stiftung
sponsored an exhibition on the laser as a tool at
the Deutsches Museum in Munich.
With its support, the Berthold Leibinger Stiftung wants to
projekten will die Berthold Leibinger Stiftung Akzente
emphasize and encourage institutions and projects.
setzen und Anstöße geben. Seit 1992 unterstützt die
Since 1992 the Berthold Leibinger Stiftung supports projects and
Berthold Leibinger Stiftung Projekte und Einrichtungen
institutions from the areas of culture, science, church and charity.
aus den Bereichen Kultur und Wissenschaft, Kirche und
In past years, the Berthold Leibinger Stiftung has sponsored
Soziales. In den zurückliegenden Jahren haben wir Projekte
projects with almost five million euros from the earnings of the
mit fast fünf Millionen EUR aus Erträgen des Stiftungs-
foundation's assets.
vermögens gefördert.
The commitment of the individual and the will to accept
Individuelles Engagement und die Übernahme von
responsibility are fundamental for the future development of our
Verantwortung bilden das Fundament für die zukünftige
society. The purpose of the Berthold Leibinger Stiftung as a non-
Entwicklung unserer Gesellschaft. Hierzu möchte die
profit GmbH is to do its part through the activities it sponsors.
Berthold Leibinger Stiftung als gemeinnützige GmbH mit
ihren Aktivitäten einen Beitrag leisten.
The Berthold Leibinger Stiftung holds a 3.8 percent share of
the TRUMPF GmbH + Co. KG indirectly via the Berthold Leibinger
Die Berthold Leibinger Stiftung ist mit 3,8 % an der
Beteiligungen GmbH. The capital stock amounts to 9.9 million
TRUMPF GmbH + Co. KG mittelbar über die Berthold
euros
Leibinger Beteiligungen GmbH beteiligt. Derzeit beläuft
sich der Kapitalstock der Berthold Leibinger Stiftung
auf 9,9 Millionen Euro.
DVD fehlt?
Kostenloses Anfordern unter
www.leibinger-stiftung.de/kontakt
DVD missing?
Order free copy at
www.leibinger-stiftung.de/contact
Impressum
Herausgeber / Publisher: Berthold Leibinger Stiftung GmbH, Johann-Maus-Straße 2, 71254 Ditzingen, Germany
www.leibinger-stiftung.de
Text: Brigitte Diefenbacher, Sven Ederer
Gestaltung / Design: Atelier Lohrer, Stuttgart
Fotos: Udo Loster und Seite 3: TRUMPF GmbH + Co. KG, Seiten 14 und 16 Mitte: Prof. Dr. Karsten König,
Seiten 21/22 unten: ICFO-Institute of Photonic Sciences/ ICREA-Catalan Institute for Research and Advanced Studies,
Seiten 28/29 von links nach rechts: MAN Roland Druckmaschinen AG, U-L-M Photonics GmbH, IntraLase Corp.,
Institut für Strahlwerkzeuge/Universität Stuttgart, Sven Ederer, Fraunhofer Institut für Angewandte Optik, P.A.L.M
Microlaser Technologies GmbH, Udo Loster (2x), Harvard University, Seite 30: Deutsches Museum
Reproduktionen / Reproductions: Reprotechnik Herzog GmbH, Stuttgart
Druck / Printing: frechdruck GmbH, Stuttgart