• Laser-Wechselwirkung mit transparenten Materialien und Gewebe
• Hochgeschwindigkeits- Bildgebung
• Nichtlineare Mikroskopie und Lasernanochirurgie
• Refraktive Laserchirurgie

Durch die Fokussierung eines ultrakurzen Laserpulses in transparente Materialien kann in wässriger Umgebung eine kurzlebige Kavitationsblase erzeugt werden, die im Bereich der Schwelle eine Lebensdauer von nur wenigen Milliardstel Sekunden besitzt und deren Maximalgröße teilweise nur ein Tausendstel Haardurchmesser beträgt. Die Untersuchung der Kavitationsblasendynamik stellt daher eine hohe messtechnische Herausforderung dar.

Im Rahmen meiner Forschungsarbeiten wurde eine interferometrische Detektionstechnik entwickelt, mittels der die Dynamik lasererzeugter Kavitationsblasen in Wasser und Gewebe mit bisher unerreichter zeitlicher und räumlicher Auflösung untersucht werden kann. Bei diesem neuartigen Einzelschuss-Verfahren nutzt man die Rückstreuung eines Dauerstrichlasers an den beiden Grenzflächen der Vorder- und Rückseite der Blasenwand. Über die Analyse des interferometrischen Signales ist dann eine präzise und schnelle Bestimmung der Blasendynamik möglich.

Zusätzliche Informationen über die Dynamik der Kavitationsblasen sowie deren Wechselwirkung untereinander lassen sich aus kurzzeitfotografischen Aufnahmen erhalten (siehe Abbildung). Mit neuesten Hochgeschwindigkeitstechniken, bei denen mehr als zwei Millionen Bilder pro Sekunde aufgenommen werden können, lassen sich Erkenntnisse von hoher Bedeutung für die Laser-Materialbearbeitung, die laserbasierte Chirurgie am Auge, sowie die optische Manipulation von biologischen Zellen gewinnen.