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Multi-dimensional interferometric amplification of ultrashort laser pulses

Description du projet

Améliorer les lasers ultrarapides pour la recherche fondamentale

La recherche dans le domaine des lasers ultrarapides et leur mise en œuvre ont énormément bénéficié aux applications médicales ainsi qu’aux technologies de production industrielle. Toutefois, leur importance va au-delà de ces applications pratiques et s’inscrit dans la continuité de la recherche fondamentale. Malheureusement, ces progrès sont limités par les exigences élevées en matière de puissance et la large gamme d’énergie produite, avec des scénarios extrêmes présentant des différences allant des pétawatts aux mégawatts. Le projet MIMAS, financé par le CER, entend développer et mettre en œuvre une solution qui réduit le besoin de fibres et simplifie le processus de mise à l’échelle. Le projet permettra ainsi à de nouveaux lasers ultrarapides d’atteindre des énergies de sortie plus élevées avec davantage d’efficacité et de précision. De telles avancées pourraient faire progresser la science fondamentale.

Objectif

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.

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Institution d’accueil

FRIEDRICH-SCHILLER-UNIVERSITÄT JENA
Contribution nette de l'UE
€ 2 373 750,00
Adresse
FÜRSTENGRABEN 1
07743 JENA
Allemagne

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Région
Thüringen Thüringen Jena, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 373 750,00

Bénéficiaires (1)