Forschung & Entwicklung

Kompakte Laser als Alternative für Synchrotronanlagen

Professor Jens Limpert von der Universität Jena wird mit dem renommierten ‚ERC Advanced Grant‘ zur Forschung leistungsstarker Terahertz- und Infrarotstrahlung gefördert.

An der Friedrich-Schiller-Universität Jena fördert der European Research Council (ERC) in den kommenden fünf Jahren mit fast 2,5 Millionen Euro die Entwicklung eines Hochleistungsfaserlasersystems zur Erzeugung kohärenter Laserpulse im Infrarot-, Terahertz- und weichen Röntgenbereich. Der Physiker Professor Jens Limpert und sein Forschungsteam am Institut für Angewandte Physik erhalten dafür einen der renommierten ‚ERC Advanced Grants‘.

Die Forscher der Universität Jena wollen nun in ihrem vom ERC geförderten Projekt ‚SALT‘ (High-Flux Synchrotron Alternatives Driven by Powerful Long-Wavelength Fiber Lasers) die Anwendungsmöglichkeiten erweitern, die heute Hochleistungsteilchenbeschleunigern (Synchrotrons) vorbehalten sind: und zwar mit frequenzkonvertierten Faserlasern, die in jedem gängigen Laserlabor betrieben werden können.

Solche ultraschnellen Lasersysteme kommen heute bereits vielfältig zur Anwendung. „Sie sind in der Lage, hochenergetische Strahlungspulse zu erzeugen und das bei sehr kompakter Größe“, erläutert Limpert die Vorteile. Ihr Nachteil ist allerdings, dass das Strahlungsspektrum der Laser begrenzt ist. Jenseits dieser Grenzen wartet aber ein enormes Anwendungspotenzial. Leistungsstarke Strahlung im Terahertzbereich eröffne beispielsweise neuartige Ansätze zur zerstörungsfreien Untersuchung komplexer Materialien. Im Spektralbereich des mittleren Infrarots sei das Aufspüren von Krankheiten im menschlichen Körper mittels moderner Spektroskopie eine zukunftsweisende Anwendung. Mit heutigen laserbasierten Quellen sind anwendungsrelevante Leistungen in diesen Spektralbereichen noch nicht möglich, Großforschungsanlagen wie Synchrotrons müssen zur Grundlagenforschungen herangezogen werden.

Doch der Zugang zu diesen Forschungsanlagen ist eng begrenzt und bei weitem nicht für alle innovativen Fragestellungen möglich. „Wir wollen deshalb einen alternativen Weg entwickeln, um solche Strahlungsquellen einem größeren Kreis an Forschern zugänglich zu machen“, erklärt Limpert. Da eine direkte Emission von kohärenter Strahlung in der Intensität und Frequenz, wie sie in einem Synchrotron erzeugt wird, durch konventionelle Laser nicht möglich ist, gehen die Jenaer Physiker einen anderen Weg: sie erzeugen zunächst Laserpulse anderer Frequenz und fokussieren diese durch ein nichtlineares Medium, wodurch sich die Frequenz in den gewünschten Bereich verschiebt (Frequenzkonversion). Im Projekt SALT werden sie dafür Laserstrahlung mit deutlich höherer Wellenlänge nutzen als bisher üblich. Dies wollen sie unter anderem durch die Verwendung von Thulium-dotierten Faserlasern erreichen.

von mn

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