Descripción del proyecto
Diseño de un láser más rápido y multifunción
Los láseres modernos se pueden clasificar como de onda continua, de nanosegundos o de pulsos ultrarrápidos, y cada uno de ellos tiene funciones, ventajas e inconvenientes diferentes. El equipo del proyecto UniLase, financiado por Consejo Europeo de Investigación, dejará obsoletas estas distinciones al desarrollar un láser universal capaz de procesar materiales desde metales hasta tejidos vivos con mayor velocidad y eficacia, acercándose al límite cuántico estándar. Esto es posible gracias a la nueva tecnología de eliminación de material con láser enfriado por ablación, que mantiene los electrones y los átomos lejos del equilibrio mutuo entre pulsos sucesivos. En el proyecto también se utilizará un filtro de tiempo no lineal para ser pionero en el segundo bloqueo de modo, lo que permitirá miles de pulsos ultrarrápidos simultáneos. Esta tecnología mejorará la tecnología láser en campos como el procesamiento de materiales, la cirugía láser, la impresión en tres dimensiones, la tecnología de microondas, las comunicaciones y la telemetría láser.
Objetivo
Lasers are ubiquitously used to cut, drill, mark, texture, 3D print materials. Material-processing lasers remain divided into CW, nanosecond- and ultrafast-pulsed, each excelling and falling short differently. CW lasers reach the highest powers, cost the least, and are far more common but cause heat damage, and their utility is material-specific. Ultrafast lasers achieve supreme precision on any material but remain niche as they are inefficient and expensive. Nanosecond lasers fall in between. We propose to overcome this categorisation by inventing a universal laser that can process any material, from metals to living tissue, exceed the efficiency limit of equilibrium thermodynamics, approach the quantum mechanical limit and surpass the speed of industrial CW lasers. It will do so by taking our invention of ablation-cooled laser-material removal (Nature 2016) to uncharted territory where electrons and atoms will be kept perpetually far from mutual equilibrium even between successive pulses. The same laser will perform 3D printing or tissue welding by switching to quasi-CW operation. To this end, we need the unprecedented combination of 30-fs pulses at 1-kW average power and on-the-fly tunable repetition rates of 0.1-1 THz. The latter implies an impossibly short laser cavity. The alternative is to support multiple pulses in the same cavity but this has long suffered from poor performance due to fundamental reasons. Regular modelocking generates ultrashort pulses by locking cavity modes via nonlinear feedback but it has no mechanism to mutually lock multiple pulses. We fill this conceptual gap by introducing a nonlinear time filter. This innovation underlies the new laser concept of second modelocking, which will create thousands of ultrafast pulses in perfect periodic arrangement to reach extreme repetition rates with a disruptive potential for not only material processing and laser surgery, but also microwave, THz generation, beyond-5G communications, laser ranging.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
44801 Bochum
Alemania