Es gibt Erkrankungen, wie etwa Krebs, zu deren präziser Diagnose und Therapiekontrolle aufwändige bildgebende Methoden und sogar Probenentnahmen notwendig sind. Geht es jedoch um die Untersuchungen von oberflächlichen Geweben, wie der Haut, der Netzhaut oder Darmgewebe, könnten optische Methoden künftig die gewünschte Klarheit bringen. Kostengünstiger, nicht invasiv, ohne ionisierende Strahlung, ohne Kontrastmittel – nur mit energiereichem Laserlicht.

Um das Functional Anatomical Molecular Optical Screening voranzubringen haben sich 17 Partner zum EU-Projekt FAMOS zusammengefunden. Darunter Hersteller von Lasern und Medizintechnik, Forscher der Universitäten Wien, St. Andrews (Schottland), des Londoner University Colleges, des Weizmann-Institutes (Israel), der TU Dänemark und des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin-Adlershof. Eine Schlüsseltechnologie gibt es bereits: OCT, die Optische Kohärenztomographie. Damit lassen sich Strukturen, die einige Millimeter im Gewebe liegen, präzise abbilden. Bisher wurden für OCT Femtosekunden-Laser verwendet, die wegen der großen Wärmeentwicklung mit Wasser gekühlt werden müssen. Das Ziel von FAMOS ist es, geeignete kleinere Lichtquellen zu entwickeln.

»Unsere Aufgabe am FBH ist es, einen Halbleiterlaser von sehr guter Strahlqualität zu entwickeln. Bei den Kollegen in Dänemark wird er dann frequenzverdoppelt – die Wellenlänge also halbiert«, skizziert Bernd Sumpf, FAMOS-Projektleiter am FBH, das Projekt. Und mit diesem Laser pumpt ein Industriepartner in Wien schließlich den Femtosekunden-Titan-Saphir-Laser, der dann die eigentliche OCT-Lichtquelle anregt. Wenn alles wie geplant funktioniert, wird Luft zum Kühlen ausreichen. Dadurch werden Geräte auf ein Fünftel ihrer bisherigen Größe schrumpfen, entsprechend billiger und mobil einsetzbar. Sumpfs Team tüftelt für FAMOS an einem so genannten Trapezlaser. Durch einen raffinierten Trick vereint er exzellente Strahlleistung mit hochpräziser Fokussierbarkeit.

Ein Titan-Saphir-Laser kann im Spektralbereich zwischen 400 und 550 nm angeregt werden. Bisher wurden dazu meist wassergekühlte Festkörperlaser bei einer Emissionswellenlänge von 532 nm genutzt. »Wir haben zur Anregung eine kürzere Wellenlänge von 515 nm gewählt«, erklärt Sumpf. Das Ziel: 10 W optische Leistung bei 1030 nm zu erzeugen. In einem speziellen Kristall wird die Wellenlänge auf 515 nm halbiert. Die gesamte Effizienz soll dabei so hoch sein, dass man mit einer Luftkühlung auskommt.