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Physiker bauen Todesstern-Laser

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News | 05.04.2017 | Drucken | Teilen
Lasertechnologie: Physiker bauen Todesstern-Laser
Für "Star Wars"-Fans wird ein Traum wahr: Forschern ist es im Labor gelungen, mehrere Laser zu einem besonders starken Strahl zu bündeln.
von Robert Gast
Todesstern-Laser im Labor
© Macquarie University
(Ausschnitt)

Der Todesstern ist die ultimative Massenvernichtungswaffe: Sobald die Schurken im Inneren der kugelförmigen Raumstation ein paar Knöpfe umlegen, schießt sie sechs Laserstrahlen ins All. Sie laufen in einem Punkt zusammen und rasen von dort als ein einzelner, gebündelter Strahl in Richtung Ziel. In den "Star Wars"-Filmen ist das der friedliche Planet Alderaan, der von der gebündelten Energie zerbröselt wird.

Dieses Szenario dürfte noch lange Sciencefiction bleiben. Physiker arbeiten jedoch seit Jahrzehnten an einer Technik, die das Prinzip des Todessterns im Kleinen kopiert: Sie kombinieren mehrere Laserstrahlen, was die Intensität des Lichts erhöht. Ein australisches Wissenschaftlerteam der Macquarie University Sydney hat nun Fortschritte bei der Entwicklung einer dieser Bündelungstechniken gemacht, der so genannten Raman Beam Combination.
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Mit Hilfe eines zwei Millimeter großen Diamanten konnten die Forscher die Intensität dreier Nd:YAG-Laser auf einen vierten Strahl transferieren. So ließen sich zwei Drittel der Energie der ursprünglichen Laser übertragen, berichten die von der U.S. Air Force geförderten Forscher um Aaron McKay im Fachmagazin "Laser & Photonics Review". Der vierte Strahl wurde dadurch um 4,6 Kilowatt verstärkt, insgesamt erreichte er für einige Nanosekunden eine Leistung von knapp neun Kilowatt.

Damit wäre der Strahl prinzipiell im Stande, Metallbleche zu schneiden, was Laser in der Industrie bereits seit Längerem tun. Allerdings war das Experiment der Forscher weit von den größten Laserexperimenten des Planeten entfernt, die für einige Sekundenbruchteile mehrere Billionen Kilowatt erreichen.

Für den Einsatz in der Praxis benötigt man ohnehin Laser, die möglichst lange einen möglichst gleichmäßigen Strahl aussenden – und dabei noch halbwegs mobil sind. Festkörperlaser, in denen ein von anderen Lasern angeregter Kristall Laserlicht aussendet, erfüllen diese Voraussetzung prinzipiell. Sie sind jedoch schwieriger zu realisieren als Gaslaser, deren intensives Licht von einer stimulierten Molekülwolke ausgesandt wird.
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Bisher hätten Festkörperlaser eine Höchstleistung von einigen Dutzend Kilowatt, berichtet McKays Team. Durch die Kombination mehrerer Strahlen ließe sich diese Grenze vielleicht nach oben verschieben, hoffen die Forscher. Bei den meisten bisherigen Ansätzen zur Kombination mehrerer Strahlen leide allerdings die Qualität des Lichts, oder aber die Systeme würden mit steigender Leistung schnell sehr kompliziert.

Schon in den 1960er Jahren experimentierten sowjetische Wissenschaftler mit der Raman Beam Combination, bei der die Lichtteilchen von mehreren Lasern von Atomen oder Molekülen in einem Bündelungsmedium umgelenkt werden. Die Forscher nutzten dafür jedoch vor allem gekühlte Flüssigkeiten oder stark komprimierte Gase, aber diese erhitzten sich extrem stark. Deshalb galt der Ansatz lange als wenig praktikabel.

In hochreinem Diamant, der sehr gut Wärme ableitet, fällt dieses Problem weniger stark ins Gewicht. Die kostbaren Steine sind in den letzten Jahren erschwinglicher geworden, da Forscher sie zunehmend im Labor züchten können. Damit eigneten sie sich sehr gut für die Laserbündelung nach dem Vorbild des Todessterns, schreiben McKay und Kollegen. Sie hoffen, dass Laser auf Basis von Diamant außerhalb des Labors dank dieses Prinzips letztlich einige tausend Kilowatt Leistung erreichen könnten. Allerdings ist noch unklar, wie die Wärmeentwicklung in Diamant bei höherer Laserleistung ausfällt – möglicherweise macht sie den Wissenschaftlern und Militärs noch einen Strich durch die Rechnung.







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عضو في جمعية الاتحاد الأوروبي والجمعية العالمية للعلماء في الفيزياء الحيوية والكيمياء الحيوية وعلم الإنسان وعلم الفضاء .

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