Neuartige Interferenzgitter in Jena entwickelt

News: Neuartige Interferenzgitter in Jena entwickelt

Den Prototypen eines Interferenzgitter aus dielektrischen Dünnschichtsystemen haben Jenaer Physiker in einem Thüringer Verbundprojekt entwickelt. Interferenzgitter filtern definierte Wellenbereiche aus Lichtstrahlenbündeln aus und gehören zu den Standardbauelementen von Lasern und optischen Messinstrumenten. Die dielektrischen Gitter sind wesentlich leistungsfähiger und langlebiger als herkömmliche metallfilmbeschichtete Gläser.

Der Jenaer Prototyp entstand als Standardlösung in Zusammenarbeit von Physikern der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Fraunhofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik und der Mellinger Firma Layertec; das Thüringer Wissenschaftsministerium fördert das auf zwei Jahre angelegte Projekt mit insgesamt 650.000 Mark. Nun soll in einem internationalen Projekt auch eine High-tech-Variante für Extremlaser erarbeitet werden. Dafür hat die Europäische Union rund zwei Millionen Mark bereitgestellt.

Für das neuartige Interferenzgitter verwenden die Jenaer Wissenschaftler eine Kombination aus nur 100 Milliardstel Metern dünnen Tantalpentoxid (Ta2O5)- und Siliciumdioxid (SiO2)-Schichten, die unter Vakuumbedingungen auf einen Träger aufgedampft werden. In einem zweiten Arbeitsschritt wird in diese Schichten mittels Elektronenstrahl-Lithographie eine Gitterstruktur 'eingeritzt', die durch Lichtbeugungen die jeweils gewünschten Wellenbereiche ausfiltern. Die Reflexionsleistung der neuen Beschichtung liegt bei 99,9999 Prozent und ist wesentlich höher als bei herkömmlichen Interferenzgittern aus Aluminium oder Silber.

&132#;Damit erreichen wir eine sehr hohe Zerstörschwelle von 10-20 Joule pro Quadratzentimeter&147#;, erläutert der Jenaer Laserphysiker Prof. Dr. Roland Sauerbrey. Folge sind ein höherer Wirkungsgrad, geringerer Verschleiß und damit auch niedrigere Kosten in industriellen Anwendungen, sind die Folge. „Aber wir werden auch für die Hochleistungslasertechnologie die Tür in eine neue Dimension aufstoßen“, prophezeit er.

Denn während das Thüringer Projekt Interferenzgitter mit nur einer Ta2O5/SiO2-Kombinationsschicht zur Serienreife bringen soll, wollen die Forscher im EU-weiten Verbund die Kombination aus mehreren überlagerten Schichtsystemen ausprobieren. Wenn das gelingt, könnten Laser mit noch intensiveren Lichtimpulsen gebaut werden, die den bisherigen Terawatt-Bereich (Billionen Watt) deutlich übertreffen. In dem Projekt, das in diesem Jahr beginnt, arbeitet die Universität Jena mit den renommierten Rutherford-Appleton-Laboratories (RAL) in England, mehreren französischen Partnern und Zeiss Oberkochen zusammen.