Einen der stärksten
Laser der Welt bauen Physiker im Institut für
Optik und Quantenelektronik der Universität
Jena. Ein Petawatt Leistung, das sind eine Billion Kilowatt, soll die nach einem techologisch vollständig neuen Konzept konstruierte
Maschine erzeugen - zehnmal mehr als die stärksten Forschungs-Laser derzeit bringen.
Prof. Roland Sauerbrey und sein Team stoßen damit das Tor in neue physikalische Dimensionen auf: Sie wollen chemische Elemente
umwandeln und somit quasi alte Alchimistenträume wirklich machen, astrophysikalische Ereignisse, etwa die Implosion von Gestirnen, im
Labor en miniature nachbilden oder in der relativistischen Plasmaphysik aus Licht buchstäblich Materie erzeugen.
Die Jenaer Wissenschaftler haben gemeinsam mit ihren Partnern aus der traditionellen Optik-Region Jena zwei der drei technologischen
Grundsatzprobleme für den neuen Laser schon gelöst - und damit bereits eine ganze Serie von so genannten spin-off-Effekten, also
unmittelbar praktisch umsetzbaren Erkenntnissen, erzielt. "Thüringer Firmen in der Optik-Industrie sichern sich damit einen spezifischen
Vorsprung vor der internationalen Konkurrenz", weiß Sauerbrey. Das Erfurter Wissenschaftsministerium fördert - nicht zuletzt aus diesem
Grund - das Jenaer Projekt mit einer millionenschweren Basisfinanzierung.
Klein, kompakt und - mit einem Quantenwirkungsgrad von 90 Prozent - äußerst effizient wird das neue Gerät die bisherigen Generationen von
Lasern alt aussehen lassen. "Wir haben uns von Anfang an von der üblicherweise sehr aufwändigen Blitzlampentechnik verabschiedet und
deshalb unseren Laser auf der Basis optimierter Pumpdioden konstruiert", verrät Sauerbrey das Geheimnis der Verstärkereinheit, also des
Herzstücks, für den Petawatt-Laser.
Im Endausbau werden darin 4.500
Laserdioden parallel eingesetzt. Sie stellen binnen zweier Millisekunden einen Energievorrat bereit, den
dann ein speziell präparierter Laserimpuls regelrecht "abräumt" - und somit monströse Potenzen erreicht. Jede einzelne dieser
Dioden liefert
etwa 400 Millijoule Energie, also nahezu 100.000 Mal mehr als Dioden wie in handelsüblichen CD-Spielern. Die Jenoptik AG hat diese
weltweit stärksten Laserdioden für Sauerbreys Projekt konstruiert und fertigt sie inzwischen in Serie für den Weltmarkt.
Wie bisherige Laser auch, "lebt" der neue Petawatt-Laser von der Qualität seiner optischen Bauteile. Nun haben Chemiker um Dr. Doris Ehrt
im Otto-Schott-Institut der
Uni Jena Spezialgläser aus Ytterbium-Ionen-dotiertem Fluorid-Phosphat entwickelt, die extrem hohe
Energiemengen speichern können. "Wir haben bereits die im Endausbau erforderlichen
Gläser mit 70 mm Durchmesser, die die erforderliche
Pumpenergie von einem Kilojoule speichern können", rechnet Sauerbrey vor. Auch hier steht eine Serienfertigung - nicht nur für
Hochleistungslaser - in Aussicht, vielleicht sogar in einer neuen Firma.
Sauerbreys Mitarbeiter, Dr. Joachim Hein und Dr. Thomas Töpfer, haben bereits ein eigenes Unternehmen gegründet, um das gewonnene
Know-how zu vermarkten. Diodentechnologie und Lasergläser werden demnächst auf der weltweit bedeutendsten Fachmesse in München
erstmals vorgestellt. Auch andere Thüringer Mittelständler wie die Hellma-Optik Jena oder die Mellinger Layertec GmbH profitieren von
dem Know-how-Transfer aus dem Großprojekt.
Eine besonders harte Nuss haben die Jenaer Wissenschaftler allerdings noch zu knacken: Herkömmliche
Beschichtungen für optische
Oberflächen halten die gewaltigen Energiedichten nicht aus. "Wir brauchen dafür neue, hochreine Materialien mit extrem hoher
Oberflächenqualität", schildert Sauerbrey. Spätestens in vier Jahren wollen er und seine Mitstreiter aber soweit sein. "Als wir 1998 mit dem
Projekt begonnen haben, hielten viele Experten es für technologisch vollkommen utopisch und nicht finanzierbar", erinnert er sich. Nun
scheint der Durchbruch zum Greifen nahe.