FiberBridge Photonics hält bei der Abwehr von Drohnenschwärmen Laserleistungen bis 150 Kilowatt für erforderlich

Das Unternehmen FiberBridge Photonics aus Hannover entwickelt Hochenergielaser für militärische Anwendungen und sieht in Zukunft insbesondere bei der Abwehr von Drohnenschwärmen eine wachsende Nachfrage. Im Gespräch mit hartpunkt erläutert CEO Thomas Theeg, warum hohe Laserleistung, gute Strahlqualität und Leistungsreserven entscheidend sind und welche Rolle die eigene Fertigungstiefe für sein Unternehmen spielt.

Die Abwehr von Drohnen stellt die Entwickler von Hochenergielasern vor besondere Herausforderungen. Während ein einzelnes, relativ langsames Unmanned Aerial Vehicle (UAV) – auch als Drohne bezeichnet – mit einer vergleichsweise geringeren Laserleistung von 10 bis 20 Kilowatt bekämpft werden kann, steigt die Anforderung mit der Anzahl, Geschwindigkeit und Entfernung der Ziele deutlich.

In militärischen Szenarien wird nach Einschätzung von FiberBridge-Photonics-Geschäftsführer Theeg die Bekämpfung von Drohnenschwärmen in nächster Zeit die größte Herausforderung darstellen. Dabei sind auch verschiedene Drohnentypen, die Witterung und die Anzahl der Drohnen innerhalb einer Formation zu berücksichtigen. „Dann müssen sie definitiv zu deutlich leistungsstärkeren Lasersystemen greifen“, betont er. „Ich würde sagen, dass Leistungsklassen zwischen 50 und 150 Kilowatt durchaus sehr realistisch sind für die Bekämpfung von Drohnenschwärmen.“

Nach Einschätzung des promovierten Physikers sollte es das Ziel sein, auch bei einer Entfernung von zwei oder drei Kilometern eine Drohne in einer Sekunde zu eliminieren. Dabei sei die reine Nennleistung des Lasers, die zum Drohnenabschuss unter Laborbedingungen erforderlich ist, nicht allein zu betrachten. Denn schlechte Wetterbedingungen könnten Leistungsreserven erfordern, ebenso die zunehmende Widerstandsfähigkeit künftiger Drohnen. „Sobald in größeren Stückzahlen Laserabwehrsysteme im Feld sind, werden natürlich auch Drohnenhersteller beginnen, laserstrahlungshärtende Maßnahmen durchzuführen“, so Theeg. Er weist in diesem Zusammenhang auf spezielle Oberflächenbeschichtungen oder konstruktive Schutzmaßnahmen hin. Vollständig immun gegen Laserstrahlung würden Drohnen dadurch nicht, sie könnten aber schwieriger zu bekämpfen sein.

Auch deshalb müsse ein zukünftiges Lasersystem über ausreichende Leistungsreserven verfügen. „Wenn ich natürlich nur den schwächsten Punkt der Drohne adressieren kann und keine Leistungsreserven habe, dann bin ich mit meinem System schnell an den Grenzen.“

Außerdem werden bei Zielentfernungen von über zwei Kilometern auch atmosphärische Einflüsse auf den Laserstrahl immer relevanter. Auch hier sollten entsprechende Leistungsreserven für den Hochenergielaser vorgehalten werden.

Hochenergielaser als Kernkomponente

FiberBridge Photonics befasst sich nach eigenen Angaben seit etwa acht Jahren mit Hochenergielaserquellen, die eine zentrale Komponente eines Laserwaffensystems darstellen. Zielerfassung, Radar, Kameras, Tracking und das Strahlführungssystem liegen typischerweise beim jeweiligen Systemintegrator, ebenso wie die nachgeordnete Energieversorgung.

Die Leistungsstärke einer Laserwaffe sowie ihre Qualität werden im Wesentlichen durch die Laserquelle bestimmt. „Natürlich müssen die anderen wichtigen Komponenten auch ihren Teil tun, zum Beispiel das Strahlrichtsystem und die Zielerfassung. Aber der Hochleistungslaser ist ein sehr, sehr wichtiges Element in dem Gesamtsystem“, sagt Theeg.

FiberBridge Photonics setzt dabei auf faserbasierte Lasersysteme. Das Laserlicht wird innerhalb von Glasfasern geführt, wodurch auf empfindliche Freistrahlkomponenten wie Spiegel verzichtet werden kann. Gerade für militärische Anwendungen mit Schock, Vibrationen und wechselnden Temperaturen sieht der CEO darin einen wesentlichen Vorteil, etwa im Vergleich mit spiegelbasierten Lasern. „Überdies sind sie von der elektrooptischen Effizienz her gut. Und sie bieten eine sehr gute Strahlqualität“, sagt er.

Ein einzelnes von FiberBridge Photonics entwickeltes Faserlasersystem erreicht nach Angaben von Theeg typischerweise etwa zwei bis drei Kilowatt Ausgangsleistung. Das System ist in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht, das etwa einem großen DVD-Player entspricht. Er vergleicht die Rolle der Laserquelle mit der Batterie eines Elektrofahrzeugs, die auch aus zahlreichen Einzelzellen besteht.

Um einen Hochenergielaser mit 20 Kilowatt Ausgangsleistung und mehr zu erhalten, werden bei dem Konzept zahlreiche Einzelsysteme gekoppelt. „Die große Kunst ist technologisch, die einzelnen Systeme so zusammenzuschalten, dass man einen Laserstrahl mit einer sehr guten Strahlqualität erzeugt“, sagt Theeg.

Eine Schlüsseltechnologie von FiberBridge Photonics ist dabei nach Angaben des Unternehmens die dafür entwickelte Kombiniereinheit. Die einzelnen Laserquellen müssen dabei sowohl geometrisch präzise zusammengeführt als auch hinsichtlich ihrer optischen Phase kontrolliert werden. Dieser Ansatz wird auch als „Coherent Beam Combining“ bezeichnet.

Aktuell können laut Theeg bis zu 127 einzelne Lasersysteme in hexagonaler Form zusammengeschaltet werden. Das Unternehmen arbeite allerdings bereits an weiteren Ausbaustufen für 169 und mehr Lasereinheiten. Die Kombiniereinheit sei deshalb eine zentrale Komponente der eigenen Technologie. „Jedes Watt, was man reinsteckt, will man natürlich möglichst auch kombiniert wieder in diesem Strahl haben“, sagt er. Entsprechend wichtig sei die Effizienz der Kombiniereinheit für ein Hochenergielasersystem.

Das gegenwärtige Standard-Angebot für Kunden von Fiberbridge Photonics umfasst Leistungsklassen von 20 bis 100 Kilowatt. Laut Theeg sind aber auch Leistungen von 150 Kilowatt umsetzbar.

Bei einer Leistungsklasse von 100 Kilowatt erreicht die Laserquelle nach seiner Beschreibung ungefähr die Größe eines kleineren Konferenztisches und eine Höhe von etwa 1,6 bis 1,7 Metern. Kühlung und Energieversorgung kommen noch hinzu. Da die elektrooptische Effizienz bei rund 35 Prozent liege, müsse die verbleibende Energie als Wärme abgeführt werden. Entsprechend wichtig ist die Kühlung, um eine Überhitzung zu vermeiden.

Für mobile Anwendungen sieht Theeg Batterien als eine naheliegende Energiequelle. Wie groß der Energiespeicher ausfallen müsse, hänge davon ab, wie viele „Schüsse“ beziehungsweise Bekämpfungsvorgänge das System ohne Nachladen der Batterien durchführen solle.

Anwendungen auch im Weltraum

Neben Drohnen könnten Hochenergielaser künftig auch gegen weitere Flugziele eingesetzt werden. Theeg zufolge gibt es entsprechende Überlegungen bei Kunden. Der unmittelbare Schwerpunkt für sein Unternehmen liege jedoch klar auf der Abwehr von Drohnen und insbesondere von Drohnen-Schwärmen.

Eine Anwendung außerhalb des rein militärischen Bereichs sieht FiberBridge Photonics im Weltraum, etwa um „Weltraumschrott/Weltraumobjekte“ mit einer Impulsübertragung durch Laserlicht, wie es Theeg bezeichnet, von ihrem Kollisionskurs abzubringen.

Bei der Abwehr von Drohnen kommt es nach seiner Einschätzung allerdings nicht nur auf die Laserquelle an. Das Gesamtsystem müsse aus Laser, Optik, Tracking und Strahlführung bestehen. Das sogenannte Strahlführungssystem sorgt vereinfacht gesagt dafür, dass der Laser auf das Ziel ausgerichtet bleibt.

Europäische Lieferkette als Wettbewerbsvorteil

FiberBridge Photonics sieht neben dem Beherrschen der eigentlichen Lasertechnologie einen weiteren Wettbewerbsvorteil in der eigenen Fertigungstiefe. Das Unternehmen produziert am Standort in Hannover derzeit auf rund 1.000 Quadratmetern und fertigt zahlreiche Schlüsselkomponenten selbst. „Wir nennen das vertikale Integration“, erklärt Theeg. Man kaufe nicht lediglich Komponenten ein und montiere diese zu einem Gesamtsystem, sondern produziere wesentliche Einzelkomponenten selbst und integriere daraus das komplette Hochenergielasersystem. Die Fertigungstiefe liegt nach seiner Einschätzung bei etwa 70 bis 80 Prozent.

Das habe drei wesentliche Vorteile: eine höhere Unabhängigkeit von internationalen Lieferketten, eine bessere Verfügbarkeit sowie die größere technologische Freiheit bei der Entwicklung des Gesamtsystems. Gerade für militärische Hochenergielaser sei diese Kombination aus Technologie und industrieller Fertigungstiefe ein entscheidender Faktor.

Nach seiner Aussage hat sein Unternehmen bereits an alle größeren europäischen Rüstungskonzerne geliefert, die sich mit Lasern beschäftigten. „Wir haben absolut den Anspruch, in Europa und auch darüber hinaus ein führender Anbieter für Hochenergielaserquellen zu sein“, sagt er. Nach seiner Einschätzung gibt es im Augenblick in Europa kein weiteres Unternehmen, das wie FiberBridge Photonics Hochleistungslaserquellen liefern kann. Zukünftig rechnet er jedoch mit Wettbewerb.

FiberBridge Photonics erwartet einen wachsenden internationalen Markt. Nach Angaben von Theeg bestehen bereits langjährige Geschäftsbeziehungen zu Kunden in außereuropäischen Ländern, die die eigene technologische Entwicklung bereits früh begleitet hätten. Rund 90 Prozent des Umsatzes macht das Unternehmen im Verteidigungsbereich.

Für Abnehmer gewinne die Herkunft der Komponenten zunehmend an Bedeutung. „Es ist ein sehr, sehr wichtiger Punkt für unsere Kunden, insbesondere in Europa“, sagt der CEO. FiberBridge Photonics achte deshalb darauf, Systeme ohne Anteile aus China und den USA anzubieten. Hintergrund seien nicht nur geopolitische Überlegungen, sondern auch Exportkontrollregeln. So könnten beispielsweise Änderungen amerikanischer Exportbestimmungen für europäische Kunden ein zusätzliches Risiko darstellen. „Deshalb sind wir auch, was das angeht, sozusagen sehr, sehr achtsam, dass wir komplett ITAR-freie Systeme herstellen.“

Wachstum aus eigener Kraft

FiberBridge Photonics beschäftigt derzeit rund 60 Mitarbeiter. Mittelfristig soll die Belegschaft auf etwa 200 bis 300 Beschäftigte wachsen. Dabei werden auch mögliche neue Standorte in Hannover oder dem Großraum der niedersächsischen Metropole betrachtet. Einerseits biete die Stadt die benötigten Fachkräfte für Optik und Laser – so ist das Unternehmen selbst eine Ausgründung des Laser-Zentrums Hannover –, andererseits könne FiberBridge Photonics auf gewachsenen Netzwerken aufbauen, begründet der Geschäftsführer die Strategie.

Dabei ist das Unternehmen aufgrund der Eigentümerstruktur in einer komfortablen Situation, was seine Entscheidungsfreiheit betrifft. „Wir haben keine Investoren“, betont Theeg. Sein Unternehmen sei organisch gewachsen und habe Gewinne kontinuierlich reinvestiert. Dadurch habe man die Technologie seit 2018 gemeinsam mit Kunden weiterentwickeln können. Das habe dem Unternehmen einen technologischen Vorsprung verschafft.

Der aktuelle Schwerpunkt des Unternehmens liegt in der Erweiterung der Produktion. Dabei kann FiberBridge Photonics auf standardisierte Produktionsprozesse und Fertigungs-Hardware zurückgreifen, die selbst entwickelt wurden. „Der Hauptfokus ist für uns aktuell definitiv die Produktionsskalierung“, sagt Theeg. Entscheidend sei, die einzelnen Lasereinheiten in hohen Stückzahlen fertigen zu können. Mittelfristig sei eine Produktion von mindestens 1.000 Grundeinheiten pro Jahr vorgesehen. Dafür soll die Produktionsfläche auf 3.000 Quadratmeter erweitert werden.

Lars Hoffmann