Projektbeschreibung
Ultraschnelle Laser für die Grundlagenforschung verbessern
Die Erforschung und der Einsatz von ultraschnellen Lasern haben erhebliche Vorteile für medizinische Anwendungen und industrielle Produktionstechnologien gebracht. Ihre Bedeutung geht jedoch über diese praktischen Anwendungen hinaus und erstreckt sich auf die Kontinuität der Grundlagenforschung. Leider sind diesen Fortschritten durch den hohen Leistungsbedarf und die große Bandbreite der Energieausbeute Grenzen gesetzt. Extreme Szenarien weisen Unterschiede von Petawatt bis Megawatt auf. Das ERC-finanzierte Projekt MIMAS zielt auf die Entwicklung und Umsetzung einer Lösung ab, die den Bedarf an Fasern verringert und den Skalierungsprozess vereinfacht. So wird das Projekt neuartige ultraschnelle Laser ermöglichen, die höhere Ausgangsenergien bei verbesserter Effizienz und Genauigkeit erreichen. Solche Fortschritte würden das Potenzial bergen, die Grundlagenforschung voranzutreiben.
Ziel
Ultrafast lasers, which allow the concentration of light in space and time, have been instrumental in revolutionizing industrial production technologies, medical applications and cutting-edge fundamental research. A common demand for many applications is the combination of maximum pulse peak powers with maximum average powers, in extreme cases involving petawatt (PW) peak powers and megawatt (MW) average powers. Additionally, these parameters must be achieved together with an optimum beam quality and high efficiency. The MIMAS project aims to address these demands and enable new realms of performance for ultrafast lasers.
The basic idea is spatially and temporally separated amplification of ultrashort laser pulses followed by coherent combination. This overcomes all the scaling limitations known in single-emitter systems. Moreover, the spatially separated amplification will be developed to an integrated and highly compact configuration: an ytterbium-doped multicore fiber. In addition, it is proposed that a sequence of pulses be amplified with an encoded phase pattern, causing a coherent pulse stacking at the system output.
The targeted laser pulse parameters are completely beyond the scope of current laser technology and therefore able to revolutionize many applications. The target is to generate a pulse energy of >1J at 10kHz repetition rate, i.e. an average power of >10 kW, with a wall-plug efficiency of >10%. Together with a pulse duration of <200fs, such performance results in a pulse peak power of >5 TW in a scalable architecture. This outstanding performance, which is three orders of magnitude above the capabilities of today’s laser systems, is emitted from only two fibers and features excellent beam quality.
I am deeply convinced that such an ultrafast laser source will be the key element in a number of experiments in modern sciences; not only in fundamental physics but also in biology and medicine, it will stimulate seminal discoveries and breakthroughs.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
07743 JENA
Deutschland