Die meisten Hochrate-Laserprozesse erfordern eine extrem schnelle und exakte Positionierung des fokussierten Laserstrahls auf dem Werkstück und zudem ein punktgenaues Zu- und Abschalten der Laserstrahlung innerhalb weniger Nanosekunden. Hierfür werden am LHM unterschiedliche Scannersysteme, vor allem auf der Basis von Polygonspiegelanordnungen oder schaltbaren Hologrammen, entwickelt, die diesen hohen Anforderungen gerecht werden sowie Methoden zur schnellen Schaltung von Laserstrahlung mit großer mittlerer Leistung, bis in den kW-Bereich hinein.

Durch adaptive Strahlformung können Laserprozesse beschleunigt und Oberflächenmodifikationen optimiert werden. Sie erlaubt somit, das volle Potenzial einer Strahlquelle auszuschöpfen. Im Fokus der Forschung am LHM steht die schnelle und adaptive Strahlformung mittels Spatial Light Modulators (SLMs) und Digital Micromirror Devices (DMDs) mit dem Ziel den Laserstrahl in Sekundenbruchteilen an wechselnde Bearbeitungsaufgaben anzupassen.

Ultrakurz gepulste Laserstrahlung im mid-IR Bereich weist eine große spektrale Bandbreite auf. Die Strahlung wird mit Blazegittern und einem akustooptischen Modulator im Frequenzraum geformt. Amplituden- und Phasenmodulation des Spektrums können die Pulsdauer von Einzelpulsen verändern sowie eine beliebige Pulssequenz erzeugen. Die Pulsformung bietet durch die Steuerung molekularer Prozesse vielfältige Möglichkeiten in der Materialbearbeitung (Burst) und Messtechnik (2D-IR-Spektroskopie).

Gerade im Bereich der Lasermikro- und Nanotechnologien ist die exakte Positionierung des Laserstrahls auf dem Werkstück von elementarer Wichtigkeit. Bei den dafür häufig eingesetzten Scannersystemen mit Planfeld-Objektiven, entstehen durch Abbildungsfehler teilweise inakzeptable Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Wert der Laserfokusposition. Am LHM werden diesbezüglich Algorithmen und Verfahren entwickelt, um die Verzeichnungen des optischen Systems zu kompensieren und eine akkurate Bearbeitung zu ermöglichen.