Frankfurter Allgemeine Zeitung, 04.07.2001

Ein Petawatt-Laser fürs Labor

Spezialgläser als Medium / 4500 Dioden statt Blitzlampe

Einer der leistungsfähigsten Laser wird derzeit von Wissenschaftlern der Universität in Jena gebaut. Wenn das Gerät in etwa vier Jahren fertiggestellt sein wird, dann soll es ultrakurze Lichtpulse mit einer Leistung von einem Petawatt (eine Billiarde Watt) erzeugen. Die derzeit stärksten Hochleistungslaser liefern gerade mal ein Zehntel der Leistung.

Nach Ansicht der Wissenschaftler um Roland Sauerbrey vom Institut für Optik und Quantenoptik wird das Instrument gänzlich neue Forschungsgebiete eröffnen, etwa in der Plasmaphysik oder in der Laserfusion. Auch zur Umwandlung langlebiger Atomkerne radioaktiver Isotope in kurzlebige Kerne oder zur Simulation astrophysikalischer Vorgänge im Labor könnte das Gerät Verwendung finden.

Statt einer Blitzlampe, wie man sie bisher bei Hochleistungslasern zum optischen Pumpen des Lasermediums verwendet, wollen die Wissenschaftler aus Jena 4500 parallel betriebene Laserdioden benutzen. Jede ist hunderttausendmal so leistungsfähig wie eine herkömmliche Laserdiode in einem CD-Spieler. Die von den Dioden erzeugte Energie wird vom Lasermedium als ultrakurzer Lichtpuls mit einer Dauer von rund 150 billiardstel Sekunde (Femtosekunde) freigesetzt.

Kürzlich haben Chemiker der Universität Jena Spezialgläser als Lasermedium entwickelt, die die hohe Energiemenge speichern können und den extremen Bedingungen beim optischen Pumpen standhalten. Die Gläser bestehen aus Fluorid-Phosphat und sind mit Ytterbium-Ionen dotiert. Ungelöst ist bisher, mit welchem Material man die optischen Komponenten wie Spiegel und Polarisatoren beschichtet. Herkömmliche Beschichtungen würden bei den hohen Leistungsdichten sofort zerstört werden.

Verläuft alles nach Plan, könnte der Hochleistungslaser in zehn Jahren in Serie gefertigt werden. Das Gerät wird dann vergleichsweise klein und kompakt sein, auch wenn es immer noch ein größeres Labor mit einer Fläche von 200 Quadratmetern benötigt, sagt Sauerbrey. Für heutige Hochleistungslaser reicht häufig ein mehrstöckiges Haus nicht aus. Weltweit arbeiten etwa ein halbes Duzend Institute an ähnlichen Projekten, darunter die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt. Dort setzt man aber nach wie vor auf die zwanzig Jahre alte Blitzlampentechnik.

mli

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