05. Oktober 2026 DESY und Cycle: Neuer Faserlaser für den Mid-IR-Bereich

Lasersysteme werden seit Jahren bereits in der medizinischen Diagnostik in bildgebenden Verfahren eingesetzt, unter anderem in der Tumorerkennung. Der Nachteil: Oft werden toxische Marker zur Visualisierung der Bilder verwendet. Die neue, vollständig faserintegrierte Laserarchitektur, die Cycle und DESY entwickeln wollen, wird markierungsfreie Bildgebung mit Videorate ermöglichen und verspricht Durchbrüche für die chemische und biomedizinische Diagnostik aufgrund der hohen Sensitivität. Das Ziel: Der Einsatz des innovativen System in der chemischen und biomedizinischen Diagnostik, das hohe Leistung bei gleichzeitiger Kompaktheit und Kosteneffizienz bietet.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wie der Fluoreszenzmikroskopie, die oft künstliche und potentiell toxische Kontrastmittel benötigen, nutzt diese Laserplattform die intrinsischen optischen Eigenschaften von Proben – und macht es damit besonders schonend für lebende Zellen.

Technologisch basiert die Plattform auf einem Multi-MHz Mid-IR-faserbasierten Ansatz, d.h. komplett auf Glasfaser basierend ohne den Einsatz von klassischen Freistrahlspiegeln. Es wird eine videofähige nichtlineare Schwingungsspektroskopie genutzt, wodurch selbst schwache molekulare Signaturen bei physiologisch relevanten niedrigen Konzentrationen nachweisbar sind. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für:

• Echtzeit-Bildgebung in der biomedizinischen Diagnostik (z. B. Früherkennung von Krankheiten),

• Markierungsfreie chemische Analytik ohne störende Fluoreszenzmarker,

• Materialforschung mit höchster Spezifität im „Fingerprint“-Bereich, d.h. der Bereich im Lichtspektrum in dem ein eindeutiger molekularer Identifikationsnachweis für unterschiedliche Substanzen möglich ist.

„Diese Technologie vereint erstmals MHz-Wiederholraten, Femtosekunden-Pulse und kompakte Bauweise – und das zu geringeren Kosten als bestehende Systeme“, erklärt Rafal Wilk von Cycle. Damit werde eine praxisnahe Umsetzung von Mid-Infrarot-Mikroskopie mit chemischer Spezifität möglich – ein klarer Wettbewerbsvorteil für hochsensitive Anwendungen.

Die Fördersumme beträgt insgesamt 1,1 Mio. Euro mit einer Laufzeit von 24 Monaten.

„Langfristig ist es das Ziel, das Lasersystem in Kooperation mit weiteren Partnern aus Wissenschaft und Industrie weiter zu optimieren. So soll der Transfer in klinische und industrielle Anwendungen beschleunigt werden“, betont Tim Laarmann von DESY. Erste Tests zeigen bereits das Potenzial für schnelle, zuverlässige Diagnosen ohne invasive Marker.

Technologische Innovation: Kompakt, leistungsstark, skalierbar

Die Plattform basiert auf einer vollständig faserintegrierten Laserarchitektur, die auf bewährter Telekommunikationstechnologie (1550 nm) aufbaut. Durch den Einsatz nichtlinearer Frequenzumwandlung und einer cleveren Pump-Seed-Konfiguration gelingt es, Ultrakurzpulse im Mid-IR Wellenlängenbereich (5–15 µm) zu erzeugen. Dies ist genau der Bereich, wo molekulare „Fingerabdrücke“ liegen. Ein zentraler Vorteil: Der Verzicht auf sperrige Freistrahlverstärker reduziert den Platzbedarf deutlich, während gleichzeitig hohe Wiederholraten (MHz-Bereich), präzise Synchronisation und Skalierbarkeit gewährleistet sind.