Projekt GASONIC wird innovative Lichtsteuerungssysteme einer breiteren Anwendung zuführen
Christoph Heyl, Forschungsgruppenleiter bei DESY und am Helmholtz-Institut Jena, erhält einen renommierten ERC Consolidator Grant. Damit wird sein Forschungsprojekt „Gas Phase Sonophotonics“ – GASONIC – über eine Laufzeit von fünf Jahren mit 2 Millionen Euro gefördert. Mit den hochkompetitiven Consolidator Grants unterstützt der Europäische Forschungsrat (ERC) exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei, ihre innovative Forschung zu etablieren und weiter auszubauen und ihre vielversprechendsten wissenschaftlichen Ideen zu verfolgen. Christoph Heyl leitet die Forschungs- und Innovationsgruppe Ultrafast Photonics bei DESY. Seine Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung ultraschneller optischer Methoden und Technologien mit Anwendungen z.B. für die Wissenschaft, Teilchenbeschleuniger und die Industrie.
DESY-Wissenschaftler Christoph Heyl. Foto: DESY, Christina Mänz
Das GASONIC-Projekt baut auf den jüngsten Pionierarbeiten von Christoph Heyl und seinem Team auf, in denen sie die
Ablenkung intensiver Laserpulse durch intensive Ultraschallwellen direkt in Luft demonstriert haben. Hierfür ist Heyl auch kürzlich mit dem
DESY Innovation Award ausgezeichnet worden. Das ERC-Projekt zielt darauf ab, die durch intensive Ultraschallwellen vermittelte Lichtsteuerung in der Gasphase auf andere optische Geräte und Steuerungsverfahren zu übertragen und so die Anwendungsmöglichkeiten des innovativen Konzepts zu erweitern. Diese reichen von effizienten Lichtmodulatoren und -schaltern bis hin zu adaptiven wellenleiterähnlichen Systemen, die durch intensive akustische Wellen geformt werden. Ultraschnelle optische Schalter und Modulatoren sind in der Lage, Schlüsseleigenschaften wie Intensität und Phase von ultraschnellen Laserpulsen zu verändern. Damit sind sie wichtige Bausteine für die heutigen Lasersysteme, die z. B. zum Schweißen, Bearbeiten, in der Chirurgie und für wissenschaftliche Anwendungen eingesetzt werden. Ähnlich wie ein Verschluss in einer Kamera, der die Belichtungszeit des Kamerachips steuert, werden optische Schalter verwendet, um ultraschnelle Laserpulse zu steuern, allerdings typischerweise bei viel höheren optischen Intensitäten, als sie ein Kameraverschluss jemals sehen würde. Ebenso sind Lichtwellenleiter, auch bekannt als optische Fasern, Schlüsselelemente für die moderne Lasertechnologie. Sie ermöglichen den Transport und werden zur Verstärkung intensiver Laserpulse verwendet. In vielen Lasersystemen und -anwendungen stoßen diese optischen Elemente bei hohen Intensitäten an Leistungsgrenzen: Intensive Laserpulse können optische Komponenten aus Glas oder anderen Festkörpermaterialien leicht zerstören. Im Rahmen des GASONIC-Projekts werden diese Beschränkungen durch den Bau von Festkörper-freien optischen Komponenten überwunden, die wesentlich höheren Lichtintensitäten standhalten können.
Durch eine direkte Verbindung zwischen innovativer Optik und Elektronik mittels der Gasphasenakustik sollen sono-photonische Methoden neue Möglichkeiten für die Lichtsteuerung eröffnen, die über das Schalten und Leiten von Laserimpulsen bei hohen Intensitäten hinausgehen und insbesondere auch adaptive Steuerungsverfahren umfassen.
Das GASONIC-Projekt wird 2025 bei DESY in Hamburg beginnen. Geplant sind Kooperationen z.B. mit der Gruppe von Mario Kupnik, Professor an der Technischen Universität Darmstadt, die bei der Entwicklung von Ultraschallwandlern unterstützt.
