Dieser Schweizer Ultrakurzpulslaser hat gerade einen neuen Rekord gebrochen.
Sind Star-Wars-Laserkanonen in greifbarer Nähe? Ein Forschungsteam der ETH Zürich hat gerade die Grenzen des Vorstellbaren erweitert, indem es einen Ultrakurzpulslaser mit beispielloser Leistung entwickelt hat, der in vielen Bereichen erhebliche Auswirkungen haben dürfte.
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Was ist ein Ultrakurzpulslaser?
Ein Ultrakurzpulslaser erzeugt Lichtimpulse von extrem kurzer Dauer, in der Größenordnung von Femtosekunden (10 Potenzen -15 Sekunden) bis Pikosekunden (10 Power -12 Sekunden), was ihm manchmal den Namen einbringt Laser Femtosekunden. Die Fähigkeit dieses Lasertyps, hochintensive Impulse über sehr kurze Zeiträume zu erzeugen, macht ihn besonders nützlich für Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern, ohne die Zielumgebung thermisch zu schädigen.
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Die Entdeckung der ETH-Forscher
Forscher der ETH Zürich haben einen Laseroszillator entwickelt, der die stärksten Pulse erzeugen kann, die jemals aufgezeichnet wurden. Diese Impulse, die weniger als eine Pikosekunde dauern, entwickeln eine Die durchschnittliche Leistung beträgt 550 Watt, Spitzenwerte erreichen 100 Megawatt. Zum Vergleich: Diese Leistungsspitze würde ausreichen, um in diesem Zeitraum Hunderttausende Staubsauger gleichzeitig anzutreiben.
Innovation in der Pulserzeugung
Im Gegensatz zu Lasern mit kontinuierlichem Strahl, die einfacher zu handhaben sind, ist die Erzeugung kurzer Impulse aufwändiger. Es erfordert fortgeschrittene Techniken wie z Güteschaltung oder le Mode-Lockingdie eine stoßweise Freisetzung von Energie ermöglichen. Um diese Probleme zu überwinden, verwendeten die Wissenschaftler einen gepulsten Scheibenoszillator, der eine spezielle Konfiguration von Spiegeln erforderte, um das Licht zu verstärken, ohne es instabil zu machen.
Die Schlüsselrolle von Spiegeln bei der Verstärkung
Für diesen Laser wurde eine Reihe spezieller Spiegel so angeordnet, dass Licht wiederholt durch die Laserscheibe geleitet wird, bevor dasselbe Licht durch einen anderen Spiegel abgegeben wird. Diese Verstärkung des Lichts ist entscheidend, bevor es in starke und kurze Impulse umgewandelt wird, für die eine andere Technologie, SESAM, verwendet wird.
SESAM, ein Spezialspiegel
SESAM (Semiconductor Saturable Absorber Mirror) wurde vor dreißig Jahren von Ursula Keller, Mitautorin der Studie, entwickelt. Dieser Spiegel ermöglicht es, das in der vorherigen Phase verstärkte Licht in starke Impulse umzuwandeln und so die Ineffizienzen und Instabilitäten herkömmlicher Verstärker zu überwinden.
Zukünftige Anwendungen ultrakurzer Pulse
Die von dieser Entdeckung betroffenen Bereiche sind zahlreich und reichen von präzisen chirurgischen Behandlungen über die Nanotechnologie bis hin zu bestimmten physikalischen Experimenten, die die Manipulation und Beobachtung von Phänomenen in sehr schnellen Zeitskalen erfordern. Auch bei der Entwicklung hochpräziser Atomuhren könnten diese Pulse eine Schlüsselrolle spielen.
Hin zu noch kürzeren Pulsen
Ermutigt durch diese Ergebnisse denken die Forscher nun über eine Verkürzung dieser Pulse nach, mit dem Ziel, die Attosekundenskala (10–18 Sekunden) zu erreichen. Dieser Fortschritt könnte wissenschaftliche und technologische Anwendungen weiter revolutionieren.
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Dieser Artikel untersucht eine wichtige Innovation in der Lasertechnologie, bei der ultrakurze, extrem leistungsstarke Impulse die Möglichkeiten in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen neu definieren könnten. Die Auswirkungen dieser Entdeckung könnten durchaus einen Wendepunkt in der Verwendung von Lasern in Wissenschaft und Technologie markieren.
Source : ETH Zürich
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