Descrizione del progetto
Progettare un laser più veloce e multifunzione
È possibile classificare i laser moderni in: laser a onda continua, a nanosecondi o pulsati ultraveloci. Ogni tipo ha funzioni diverse, punti di forza e punti deboli. Il progetto UniLase, finanziato dal CER, renderà obsolete queste distinzioni sviluppando un laser universale capace di lavorare i materiali, dai metalli ai tessuti viventi, con una velocità e un’efficienza più elevate, pur avvicinandoci al limite quantistico standard. Ciò è possibile grazie alla rimozione del materiale laser raffreddato ad ablazione di nuova concezione, che mantiene elettroni e atomi lontani dall’equilibrio reciproco tra impulsi successivi. Il progetto utilizzerà inoltre un filtro temporale non lineare per aprire la strada al secondo mode-locking, consentendo migliaia di impulsi ultraveloci simultanei. Tale tecnologia migliorerà la tecnologia del laser in diversi ambiti, tra cui lavorazione dei materiali, chirurgia laser, stampa 3D, tecnologia a microonde, comunicazioni e telemetria laser.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze mediche e della salutemedicina clinicachirurgia
- scienze naturaliscienze fisichetermodinamica
- scienze naturaliscienze fisicheotticafisica dei laser
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Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-ADG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
44801 Bochum
Germania