Ultrakurzpulslaser für die Terawatt-Klasse

BMBF-Projekt MEDUSA erforscht Mehrdimensionale Ultrakurzpulssynthese für Faserlaser.
Bildausschnitt von einem Laseraufbau im Labor. Auf dem Tisch mit verschiedensten Aufbauten und Optiken laufen vier grüne Laserstrahlen parallel nebeneinander.

Hochleistungs-Faserlaser mit 4 parallelen Kanälen, die kohärent zusammengeführt werden (© Universität Jena).

12.08.14

BMBF-Projekt MEDUSA / Friedrich-Schiller-Universität Jena

Anfang Juli 2014 ist das Projekt „MEDUSA“ (Mehrdimensionale Ultrakurzpulssynthese für Faserlaser der TW-Klasse) an der Friedrich-Schiller-Universität Jena am Institut für Angewandte Physik gestartet. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes wird eine neue Klasse von Ultrakurzpuls-Lasersystemen mit mehreren parallel arbeitenden Verstärkern erforscht.

Somit sollen enorme Spitzenleistungen von kompakten industriellen Hochleistungs-Kurzpulslasern ermöglicht werden. Ein solches Lasersystem zeichnet sich durch ein vielfältiges Anwendungspotential aus. Schließlich können die Erkenntnisse aus MEDUSA einen wesentlichen Baustein für ein visionäres Laserkonzept eines zukünftigen Teilchenbeschleunigers darstellen.

Durch die stetige Leistungssteigerung von Ultrakurzpulslasern der letzten Jahre konnten immer neue Anwendungsfelder in Industrie und Forschung erschlossen werden. So haben sich diese Laser von einstigen Laboraufbauten zu einem nicht mehr wegzudenkenden Werkzeug entwickelt. Doch diese Leistungssteigerung gelangt heute mehr und mehr an natürliche physikalische Grenzen, deren weitere Verschiebung zwar prinzipiell möglich ist, jedoch immer schwieriger wird.

Eine bekannte Lösung für solch ein Problem, d.h. die Skalierung eines Systems über seine intrinsischen Grenzen hinaus, ist Parallelisierung. Anstatt eines einzelnen Verstärkers verwendet man dabei mehrere parallel arbeitende Verstärker, deren Ausgangsstrahlen am Ende kohärent kombiniert werden.

Ziel des MEDUSA-Projektes ist es, dieses Konzept, das beispielsweise schon bei kontinuierlich emittierenden Lasern verwendet wird, auf die Verstärkung ultrakurzer Pulse zu übertragen. Darüber hinaus soll diese räumlich getrennte Verstärkung auf die zeitliche Dimension ausgeweitet werden. Diese multidimensionale Pulsverstärkung stellt damit einen völlig neuen Ansatz zur Leistungsskalierung dar und wird es erlauben, den Stand der Technik erheblich zu verbessern.

Angestrebt sind Kenndaten, die für die heutige Lasertechnologie undenkbar erscheinen, d.h. Pulsspitzenleistungen im Terawatt-Bereich (1 TW = 1.000.000.000.000 W, eine Billion Watt) bei Pulsfolgefrequenzen von 10kHz und mehr.

Um diese wissenschaftlich und technologisch herausfordernde Aufgabe zu lösen, wird die Friedrich Schiller Universität Jena seit dem 1.Juli 2014 durch das BMBF im Rahmen der Initiative „Wissenschaftlichen Vorprojekte“ mit einem Projektvolumen von rund 256.000 Euro für 18 Monate unterstützt.

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Projekt MEDUSA (PDF)

Ansprechpartner

Prof. Dr. Jens Limpert
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Institut für Angewandte Physik
Albert-Einstein-Str. 15
07745 Jena
Tel.: +49 3641 947811
jens.limpert(at)uni-jena.de

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