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Functionalised Activated Sapphire Thin-disk (FAST)

Projektbeschreibung

Leistungssteigerung in der Lasertechnologie durch Entwicklung aktivierter Saphir-Dünnscheiben

Optische Werkstoffe sind für die Technik unverzichtbar. Eine neue Methode der schnellen gepulsten Laserabscheidung ermöglicht die Herstellung von mit seltenen Erden dotiertem Saphir. Unter Ausnutzung der verbesserten thermooptischen Eigenschaften kann die Laserleistung in dünnen Yb:Saphir-Scheiben im Vergleich zu dünnen Yb:YAG-Scheiben um mehr als das Zehnfache gesteigert werden. Das vom EIC finanzierte FAST-Projekt wird einen Durchbruch bringen, der die Leistung der Lasertechnologie maßgeblich verbessert. Das Projekt zielt auch auf die verstärkte spontane Emission (ASE) ab, welche die Skalierbarkeit der Leistung von Dünnscheibenlasern einschränkt. Durch die Nanobearbeitung wichtiger Oberflächen der aktiven Yb:Saphir-Elemente werden deren optische Eigenschaften so verändert, dass parasitäre ASE verringert werden. Dies wird die Entwicklung einer neuen Generation von Dünnscheiben-Verstärkungselementen für Photonentriebwerke mit extremer Leistung ermöglichen. FAST-Laser werden neue Möglichkeiten für die Weltraumforschung eröffnen.

Ziel

Optical materials are indispensable for modern society reliant upon technology to create and share information, fabricate advanced materials, and study the intricacies of our physical universe. Our Pathfinder science-to-technology breakthrough targets a paradigm shift for fabricating a novel optically active crystal – rare-earth (RE) doped sapphire. Sapphire is an exemplary material, second only to diamond in the Mohs hardness scale and 3rd in the list of the hardest natural minerals – importantly, 1st in this list that can incorporate RE ions into its lattice. In adopting a radically different non-thermal-equilibrium crystal-growth method, namely Rapid Pulsed Laser Deposition (RPLD) we capitalise on an order-of-magnitude higher deposition frequency than regular PLD and, in addition, exploit the ability to incorporate substantially more RE impurity than conventional crystal-growth techniques can achieve. With practically relevant doping concentrations RE-doped sapphire (REDS) promises a step change in critical properties for laser gain elements, especially Yb:sapphire thin disks. A greater than tenfold improvement in laser power is anticipated in like-for-like replacement of a state-of-the-art Yb:YAG thin disk with a Yb:sapphire one. However, we propose additional science-to-technology breakthroughs that will potentially offer a further order-of-magnitude performance enhancement. The first addresses Amplified Spontaneous Emission (ASE), a limit to power scaling thin-disk lasers, whereby we will nanoengineer key surfaces of the active elements to functionalise them and control their optical properties. Functionalising the activated sapphire promises ASE mitigation and aperture scaling opportunities for a new generation of thin-disk gain elements in extreme-power photon engines. FAST lasers, will open new technological opportunities in space science, high-value manufacturing, and transform future directions for laser technology for the rest of the 21st C.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-EIC-2025-PATHFINDEROPEN

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON
Netto-EU-Beitrag
€ 1 280 367,25
Adresse
Highfield
SO17 1BJ SOUTHAMPTON
Vereinigtes Königreich
Region
South East (England) Hampshire and Isle of Wight Southampton
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 280 367,25

Beteiligte (4)