Femtosekunden-Hochleistungs-Faserlaser mit optisch-parametrischem Verstärker

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413469432

Das beantragte System ist ein Hochleistungs-Ytterbium-Faserlaser kombiniert mit einem optischen parametrischen Verstärker, das ultrakurze hochenergetische Laserpulse (>60 μJ) bei einer Wellenlänge von 2 μm und einer Wiederholrate von 167 kHz erzeugt. Das wissenschaftliche Ziel, das durch diese Gerätebeschaffung ermöglicht wird, ist die Laserbeschleunigung von Elektronen an photonischen Strukturen sowie im Vakuum als auch durch ponderomotorische Beschleunigungsverfahren. Mit Hilfe der zu zeigenden Längsbündelung, Transversalkollimation durch nichtlineare Kräfte und der bereits von uns demonstrierten Beschleunigung mit hohen Gradienten werden echte miniaturisierte Laserteilchenbeschleuniger möglich. Diese lassen Beschleunigungen über Distanzen von bis zu 1 mm zu und erreichen Endenergien von ca. 1 MeV, was sogar direkt relevant für medizinische Anwendungen werden könnte. Für einen hohen Beschleunigungsgradienten sind einfallende elektrische Feldstärken von bis zu 2,5 GV/m für die auf die photonischen Strukturen auftreffenden Laserpulse notwendig. Bei Beschleunigungen über 1 mm Länge werden Pulsenergien von mehr als 60 μJ benötigt. Des Weiteren ist eine Wellenlänge von 2 μm aufgrund der Skalierung der Strukturparameter notwendig. Die Wiederholrate von 167 kHz (~10 W Leistung) wird die Datenerfassungsrate verbessern und den Strom beschleunigter Elektronen stark gegenüber dem vorhandenen Lasersystem erhöhen, so dass wir uns den für biomedizinische Anwendungen geeigneten Werten annähern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Femtosekunden-Hochleistungs-Faserlaser mit optisch-parametrischem Verstärker
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Leiter: Professor Dr. Peter Hommelhoff