Der Wissenschaftler Gerart Mourou, einer von drei Nobelpreisträgern für Physik 2018, posiert in seinem Labor an der Ecole Polytechnique in Palaiseau bei Paris, Frankreich, Oktober2, 2018. Die Wissenschaftler Arthur Ashkin, Gerart Mourou und Donna Strickland erhielten 2018 den Nobelpreis für Physik für Durchbrüche auf dem Gebiet der Laser für die Chirurgie sowie für wissenschaftliche Studien. Bild: REUTERS/Charles Platiau

Mit Laserglas die Wissenschaft voranbringen

Gérard Mourou und Donna Strickland erhalten Physik-Nobelpreis/ Anspruchsvolle Glaskomponenten sind „Enabler“ in der Laserforschung

Der Wissenschaftler Gerart Mourou, einer von drei Nobelpreisträgern für Physik 2018, posiert in seinem Labor an der Ecole Polytechnique in Palaiseau bei Paris, Frankreich, Oktober2, 2018. Die Wissenschaftler Arthur Ashkin, Gerart Mourou und Donna Strickland erhielten 2018 den Nobelpreis für Physik für Durchbrüche auf dem Gebiet der Laser für die Chirurgie sowie für wissenschaftliche Studien. Bild: REUTERS/Charles Platiau

Gérard Mourou und Donna Strickland erhalten Physik-Nobelpreis/ Anspruchsvolle Glaskomponenten sind „Enabler“ in der Laserforschung

Wie ist es möglich, hochintensive, ultrakurze Laserpulse mit extrem hoher Energie zu erzeugen? Viele Jahre lang haben sich die Laserphysiker intensiv damit beschäftigt. Nun ist der Durchbruch gelungen. Das Ergebnis wird traditionell am 10. Dezember, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel, mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Die beiden Gewinner von 2018, Gérard Mourou und die Kanadierin Donna Strickland – die dritte Frau, die diesen Preis erhalten hat – haben gemeinsam eine ausgeklügelte Methode zur Leistungssteigerung von Lasern entwickelt. Es gelang ihnen, sie in leistungsstarke Präzisionswerkzeuge für die Augenchirurgie und die Mikrobearbeitung zu verwandeln.

Die Technik zur Erzeugung der bislang intensivsten Laserpulse heißt “Chirped Pulse Amplification” (CPA) und wurde von den beiden Wissenschaftlern bereits 1985 im Rahmen der Doktorarbeit von Strickland entwickelt. CPA ermöglicht die Erzeugung ultrakurzer Laserpulse von wenigen Femtosekunden (1fs=10-15s) mit sehr hoher Leistung im Petawattbereich (1PW=1015W). Das Prinzip besteht darin, einen unglaublich ultrakurzen Impuls mithilfe eines optischen Gitters vorübergehend zeitlich zu strecken, um seine unmittelbare Intensität zu verringern, bevor er erneut verstärkt wird. Der Laserpuls wird dann rekomprimiert und erreicht dabei Leistungen, die größer sind als die aller Kraftwerke der Welt.

In Hochleistungslasern spielen Lasergläser von SCHOTT eine entscheidende Rolle.
In Hochleistungslasern spielen Lasergläser von SCHOTT eine entscheidende Rolle.

Mit der Entdeckung ist eine Vision der Forscher Wirklichkeit geworden. Die von ihnen erfundene CPA-Technologie wird bereits in mehreren fortschrittlichsten Lasersysteme eingesetzt, wie z.B. der europäischen ELI (Extreme Light Infrastructure). ELI wurde von Professor Mourou gegründet und ist die erste standortübergreifende Großforschungseinrichtung – mit Laserquellen an Standorten in Ungarn, Rumänien und der Tschechischen Republik. Sowohl hier als auch in anderen anspruchsvollen Lasersystemen der Welt, zum Beispiel bei Apollon, NIF und Laser MegaJoule, sind aktive Phosphat- und silikatbasierte Lasergläser von SCHOTT Schlüsselkomponenten und damit „Enabler“ in den jeweiligen Systemen. Sie bieten außergewöhnlichen optischen Eigenschaften, durch die es möglich ist, gestreckte Laserpulse extrem zu verstärken. “Wir sind stolz darauf, an den Erfindungen der Nobelpreisträger beteiligt gewesen zu sein. Wir danken auch den internationalen Partnern, die uns durch ihre Laserprojekte immer wieder Anstöße zur Weiterentwicklung unserer Lasergläser geben”, erklärt Alain Danielou, Strategic Market Manager Laser Components EMEA bei SCHOTT Advanced Optics. Als Verstärker in Ultra-Hochleistungsanwendungen bieten die Gläser derzeit die sonst selten benötigte Bandbreite von 30 bis 50 Nanometern. Danielou: „Aufgrund der Unschärfe-Relation haben Ultrakurzpulse ein verbreitertes Spektrum. Dieses muss bei der Verstärkung erhalten bleiben, damit eine abschließende Komprimierung überhaupt möglich ist. Wir stehen jedoch immer noch vor der Herausforderung, die Bandbreite des Pumpens in unseren Phosphatgläsern auf 80 Nanometer zu erweitern”.

Lasergläser werden in naher Zukunft deutlich mehr zum Einsatz kommen. Zudem müssen viele ältere Laseranlagen überholt werden. Und SCHOTT ist bereits startklar, die Glasplatten für die entsprechenden Laserdesigns und Wellenlängen für die renovierungsbedürftigen Hochleistungslaser zu liefern.

10. Dezember 2018

Kontakt

Oliver Hart
Advanced Optics
SCHOTT AG

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