Hochleistungslaser: Bessere Trägheitsfusion durch bessere Laserauswertung
An der Universität von Oxford(öffnet im neuen Fenster) und der Ludwig-Maximilian-Universität München (LMU) ist ein Messverfahren für Hochleistungslaser entwickelt worden. Das System namens Raven, ein Akronym für Real-time Acquisition of Vectorial Electromagnetic Near-fields (Echtzeiterfassung vektorieller elektromagnetischer Nahfelder), kann aus einem einzelnen Puls sämtliche Eigenschaften des Lichtstrahls präzise ermitteln.
Das gelingt durch die Umwandlung des vierdimensionalen Vektorfeldes des Lasers auf zweidimensionale Sensoren. Neuronale Netze übernehmen anschließend die Abschätzung der Unsicherheiten, um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen.
In dem Messsystem greifen eine Anordnung von Mikrolinsen, ein Beugungsgitter und eine Anordnung von Polarisationsfiltern ineinander, um die Fülle an Daten zu erhalten. Der Lichtstrahl wird dabei in zwei Teile zerlegt, um jeweils unterschiedliche Eigenschaften zu erfassen. Die Diagnose in Echtzeit erfolgt durch die eigens entwickelte Software.
Petawatt-Laser ausgemessen
So konnte die Beschaffenheit des 2,5 Petawatt starken Hochleistungslasers an der LMU, Atlas-3000(öffnet im neuen Fenster) , anhand eines Pulses untersucht werden. In Experimenten bedeutet das, dass die Optimierung des Laserlichts um ein Vielfaches beschleunigt wird.
Laut Forschungsteam, dessen Ergebnisse in Nature Photonics(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht wurden, seien für ähnlich präzise Messungen bisher mehrere Hundert Pulse nötig gewesen. Man verspricht sich dadurch vor allem Fortschritte bei der Grundlagenforschung zur Laserphysik.
Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
Gleichzeitig kann die Echtzeitanalyse für eine erhebliche Leistungssteigerung bestehender Systeme genutzt werden. Das reicht von einem verbesserten Einsatz von Laserstrahlen in Teilchenbeschleunigern bis zur Nutzung bei der Trägheitsfusion.
Dabei wird ein fusionsfähiges Plasma durch einen gezielten, hochenergetischen Laserpuls bei einer gleichzeitig starken Kompression erzeugt. Je höher die Lichtleistung bei gleichbleibendem Strombedarf ausfällt, umso näher kommt man bei diesem Prinzip einem Energieüberschuss. Der liegt aktuell jedoch noch in weiter Ferne(öffnet im neuen Fenster) .