MPG-Ausgründungen im Profil

MenloSystems GmbH – Messen mit nie gekannter Präzision

Wissenschaftler, die eine Firma gründen wollen, stehen gleich zu Beginn vor der schwierigen Frage, wo das Startkapital herkommen soll. High-Tech-Unternehmen, wie sie aus der Max-Planck-Gesellschaft ausgegründet werden, bemühen sich klassischerweise um Risikokapital. Doch das ist nicht immer der beste Weg.

"Als wir 2001 daran gingen, MenloSystems zu gründen", so Nobelpreisträger Prof. Dr. Theodor W. Hänsch, "platzte gerade die große Spekulationsblase, die sich in den Jahren zuvor um Hochtechnologiefirmen gebildet hatte. So haben viele Venture Capital-Gesellschaften von vornherein kein Interesse gehabt. Wir hatten dann zwar noch Kontakte zu einigen wenigen VC-Unternehmen, aber die Vorstellungen über die Konditionen und die Geschäftsstrategie gingen zu weit auseinander."

So beschlossen die Gründer des Opto-Elektronik-Unternehmens, sich zunächst Kunden für ihr Produkt, einen optischen Frequenzkamm-Synthesizer (s. Kasten "Farbiger Kamm") zu suchen. "Wir hatten damals einen Prototyp", so Hänsch, "und rasch zwei Kunden, die je einen Synthesizer fest bestellt und angezahlt haben. Und zusammen mit Mitteln aus dem Bundesministerium für Forschung und Bildung haben wir dann beginnen können."

Zudem konnte das Unternehmen zunächst noch Labors im Max-Planck-Institut für Quantenoptik nutzen. 2002 zog das Unternehmen ins IZB nach Martinsried um.

Mittlerweile arbeiten 15 Leute bei MenloSystems GmbH. Das Unternehmen hat bereits 30 Komplettsysteme geliefert, ein Gerät steht kurz vor der Auslieferung und weitere drei Geräte sind bestellt. Die Lieferzeit beträgt 10-12 Wochen, wobei ca. 3 Wochen auf den Zusammenbau entfallen. Der Preis beläuft sich je nach Bauart zwischen €150.000 und €250.000, wobei in Einzelfällen der Endpreis einschließlich der vom Kunden gewählten Optionen noch höher sein kann. Neben den Frequenzkammsystemen vertreibt MenloSystems in der Zwischenzeit noch eine Reihe weiterer High-Tech-Lasersysteme, u. a. ein kompaktes Femtosekunden-Faserlasersystem.

"Über 30 Systeme sind ein ganz schöner Erfolg", so Hänsch. "Dabei ist der Markt für unseren optischen Frequenzkamm-Synthesizer begrenzt, das war uns von vornherein klar."

Hauptkunden sind Forschungslabors und öffentliche Einrichtungen, die sehr präzise messen müssen. Der optische Frequenzkamm-Synthesizer ermöglicht ihnen das Kalibrieren von Lasern mit bislang unerreichter Präzision. "Gerade bei Forschungslabors besteht großer Bedarf, auch nach weiteren Verbesserungen der Geräte", sagt Hänsch. "Denn je genauer man messen kann, desto größer ist die Chance, etwas Neues zu entdecken."

Dr. Michael Mei (CEO) und Dr. Ronald Holzwarth (CTO), Mitgründer der MenloSystems GmbH.
Quelle: Berthold Leibinger Stiftung

Farbiger Kamm

Die Frequenz von sichtbarem Licht exakt zu messen, ist keine leichte Aufgabe. Licht schwingt mit mehreren hundert Billionen Schwingungen pro Sekunde, und dieser Größenordnung ist kein elektronisches System gewachsen. Stattdessen haben sich Physiker und Techniker mit der Bestimmung der Wellenlänge beholfen, aus der sich die Frequenz dann errechnen lässt. Leider aber lässt sich die Wellenlänge von Licht nur mit einer Präzision von eins zu zehn Milliarden messen und das ist für die Ansprüche der physikalischen Grundlagenforschung heute nicht mehr ausreichend.

Einen Ausweg bietet der von Prof. Dr. Theodor W. Hänsch und seinem Team erfundene so genannte optische Frequenzkamm-Synthesizer. Seine geniale und 2005 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnete Idee besteht darin, einen speziellen Laser, der sehr kurze Pulse erzeugt, als optisches Getriebe zu benutzen.

Der Kurzpulslaser fungiert dabei als Kammgenerator. Die kontinuierliche zeitliche Abfolge der Pulse bedingt auch eine kontinuierliche Abfolge von Moden auf der Wellenlängenachse (oder genauer: der Frequenzachse). Sehr anschaulich wird das durch den Begriff „Frequenzkamm“ beschrieben, eben eine kontinuierliche Abfolge von Moden oder Zinken. Der Abstand von einer Mode zur Nächten ist eine leicht messbare Größe, mit einigen 100.000 Moden erreicht man aber optische Frequenzen und kann somit den Frequenzkamm als Getriebe mit hohem Übersetzungsfaktor für Schwingungen verwenden. Generell ist es so, dass die Pulse umso kürzer sind, je breiter das zugrunde liegende Spektrum ist. Mit speziellen Glasfasern kann man den nutzbaren Spektralbereich aber noch zusätzlich erweitern, sodass man den gesamten sichtbaren Spektralbereich abdecken kann. Das Licht enthält dann alle Farben des Regenbogens und erscheint deshalb weiß. Bei genauer Betrachtung ist es aber immer noch aus feinen Zinken aufgebaut und wird so seinem Namen Frequenzkamm gerecht.

Ein weiteres Detail hat zu Beginn die Arbeit mit dem Frequenzkamm erschwert. Die Zinken starten leider nicht immer bei der gleichen Position, der Kamm ist im Allgemeinen ein wenig verschoben. Hänsch und sein Team fanden jedoch auch eine einfache Lösung, wie diese Verschiebung bestimmt werden kann. Damit sind alle Zinken des Frequenzkammes überaus genau bekannt. Er kann nun wie die Skala eines Lineals genutzt werden, um die unbekannte Frequenz eines beliebigen Laserstrahls exakt zu bestimmen.

Anwendungen in Forschung und Industrie

Die Erkenntnisse, die daraus gewonnen werden können, sind dabei keineswegs trivial. "Z. B.", so Hänsch, "geht es um die Frage, ob die Naturkonstanten wirklich konstant sind. Das ist für die Physik eine ziemlich zentrale Frage."

Aus diesem Grund arbeitet MenloSystems weiter an der Verbesserung des Systems. "Wir wollen z. B. das Spektrum unseres Frequenzkamms in den Bereich weicher Röntgenstrahlen erweitern. Das eröffnet dann wieder neue Anwendungen und erschließt uns neue Kunden", ergänzt Dr. Ronald Holzwarth, Mitgründer und Chief Technical Officer von MenloSystems.

Zudem bemüht sich MenloSystems derzeit verstärkt um industrielle Kunden. "Konkretes Interesse besteht z. B. bei der Telekommunikationsindustrie", so Holzwarth. "Diese Industrie hat wegen Überkapazitäten in den letzten fünf Jahren kaum noch in den technischen Fortschritt der Infrastruktur investiert. Wir merken aber, dass jetzt großes Interesse dran besteht, die Messmethoden zu verbessern, um Glasfaserleitungen und Bauteile verbessern zu können."

Andere Anwendungen gibt es z. B. beim Bau optischer Atomuhren, die die Genauigkeit herkömmlicher Atomuhren um den Faktor 1000 übertreffen. Das wiederum kann die Satelliten-gestützte Navigation und die Synchronisierung von Datennetzen verbessern. Selbst Erzlagerstätten könnten mit solch präzisen Uhren nachgewiesen werden, weil deren Masse winzigste, aber mit der neuen Technologie messbare Veränderungen im Ablauf der Zeit verursachen. Auch in der Spektroskopie, wenn es z. B. darum geht, Spurengase zu analysieren oder nach chemischen Kampfstoffen zu suchen, kann sich der optische Frequenzkamm-Synthesizer als nützlich erweisen.

Bislang kann MenloSystems alle Weiterentwicklungen aus den Einnahmen finanzieren. "Sollte es aber zur Nachfrage nach großen Stückzahlen kommen, dann bräuchten wir Geld", so Hänsch. "Aber das ist Zukunftsmusik. Im Moment sind wir eigentlich noch immer in der Gründerphase, und ich glaube, das ist die aufregendste Phase im Leben eines Unternehmensgründers."

zurück zur Übersichtsseite

Quelle: Berthold Leibinger Stiftung