Thüringische Landeszeitung (Jena)
Laser der nächsten Generation
Jenaer Wissenschaftler leisten Pionierarbeit
JENA. Laser, allen voran Ultrakurzpulslaser, haben sich längst als unersetzliches Werkzeug in Wissenschaft, moderner Produktion und täglichem Leben etabliert. Nahezu alle Materialien – etwa Keramik, Saphir, Karbonfaser, Kunststoffe, Glas oder medizinische Implantate – können damit präzise und in hoher Stückzahl bearbeitet werden. Und die Nachfrage nach noch leistungsstärkeren Lasersystemen ist weltweit steigend.
Jenaer Forscher leisten auf diesem Gebiet schon seit Jahren Pionierarbeit. 2013 ging für die Entwicklung eines hoch präzisen Laser-Werkzeuges sogar der Deutsche Zukunftspreis an Forscher der Uni Jena und Experten der Firmen Bosch und Trumpf.
Allerdings sei man an physikalische und technologische Grenzen gestoßen und die Weiterentwicklung der Lasertechnologie ins Stocken geraten. Quantensprünge waren nicht mehr zu erwarten, so die Forscher. Es bedurfte also einer grundlegend neuen Idee. Und die kommt wieder aus Jena.
Am Institut für Angewandte Physik der Uni Jena, am Fraunhofer IOF Jena und am Helmholtz-Institut Jena wurde über die vergangenen sieben Jahre hinweg eine Methode entwickelt, die eine Leistungssteigerung über bestehende Grenzen hinweg erlaubt und somit die nächste Generation an Ultrakurzpulslasern ermöglicht.
Das neue Prinzip funktioniert folgendermaßen: Ein Eingangsstrahl wird in verschieden viele Teilstrahlen unterteilt, die einzeln verstärkt werden. Daraufhin werden die einzelnen Strahlen wieder durch entsprechende optische Elemente wieder gebündelt. „Dieser Ausgangsstrahl hat nun eine um die Anzahl der Teilstrahlen größere Leistung“, erklärt Jens Limpert vom Institut für Angewandte Physik.
Leistungsgrenzen sind nun nicht mehr durch physikalische Limitierungen der Lasertechnologie gegeben, sondern nur durch die Anzahl der verwendeten Kanäle beziehungsweise Pulse. Allerdings ist diese Verstärkung des Strahls nur möglich, wenn eine zeitliche Überlagerung der elektrischen Felder exakt gegeben ist – und zwar mit unvorstellbarer Genauigkeit. Im Zeitbereich entspricht dies einer Genauigkeit von wenigen Attosekunden. Zum Vergleich: Eine Attosekunde ist ein Milliardstel einer Milliardstel Sekunde.
Prozessgeschwindigkeiten lassen sich aufgrund der gesteigerten Laserleistung entscheidend verkürzen, wodurch auch eine kostengünstigere und marktrelevantere Fertigung möglich ist.