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Anwendertreffen des Laserverbundes Berlin-Brandenburg am ELI und HiLase in Prag

Die Ausflüge des Laserverbunds Berlin-Brandenburg sind immer eine gute Gelegenheit, um andere Institute und die eigenen Mitglieder besser kennenzulernen. So auch am 24. Juni 2022, als ein gutes Dutzend Laser-Expertinnen und -Experten die Reise von Berlin nach Prag antrat.

Kurz hinter der Stadtgrenze von Prag, in Dolní Břežany, befinden sich zwei der wichtigsten tschechischen Laserinstitute. Das erste ist ELI BL oder ausgeschrieben „Extreme Light Infrastructure – Beamlines“. Es ist ein europäisches Forschungszentrum, das von der tschechischen Akademie der Wissenschaften betrieben wird. Es wurde auf Initiative von Nobelpreisträger Gerard Mourou errichtet und ist Teil der ELI Forschungsinfrastruktur. Mehr Details dazu sind im Kasten „Steckbrief ELI“ zusammengefasst. Es sollte erwähnt werden, dass alle drei ELI-Institute Nutzer-Facilities sind. Das heißt, dass sie einen wesentlichen Teil ihrer Finanzierung über Projektkooperationen mit ausländischen Forschungsgruppen sichern. Der Nutzerbetrieb wird durch das übergeordnete European Research Infrastructure Consortium ELI ERIC gesteuert.

Nach einer kurzen Einführung konnten die deutschen Besucher die Laser- und Applikationslabore in den zwei Untergeschossen des Instituts besichtigen. Das geschah natürlich unter den Bedingungen der Lasersicherheit, weswegen auch die Sicht auf den großen 10 Petawatt-Laser unterbleiben musste – selbst die dicken Schutzscheiben am Besucherbalkon bieten nicht soviel Sicherheit, dass man während der Experimente durchsehen darf. Die Experimente werden dabei aus einem Kontrollraum gesteuert, der seine Vorbilder bei der NASA nicht verleugnen kann.

Steckbrief ELI Extreme Light Infrastructure (Europäische Forschungsinfrastruktur)

Extreme Light Infrastructure

  • Typ: Hochleistungslaser / Mehrzweck-Laserzentrum
  • Standorte: Tschechien (Dolní Břežany bei Prag), Ungarn (Szeged), Rumänien (Magurele bei Bukarest)
  • Projekt-Budget: 850 Millionen Euro
  • Finanzierung: ca. 85% EU und 15% Sitzland
  • Technologien:
    • ELI-BL: u.a. optisch-parametrische Verstärkung mit gestreckten Pulsen, Umwandlung von Laserstrahlen in Röntgen-, Elektronen- und Protonenstrahlen, Plasma- und Biophysik
    • ELI-ALPS: Erzeugung höherer harmonischer Wellen in Festkörpern und Gasen, Attosekundenphysik
    • ELI-NP: Compton-Rückstreuung von Laserlicht an Elektronen, Kernphysik

ELI-Beamlines

  • Standort: Dolní Břežany, Tschechische Republik
  • Baukosten: 272 Millionen Euro
  • Baubeginn: 2012
  • Beschäftigte: 332 (Jan 2021)
  • Ausstattung: 4 primäre Lasersysteme und 6 Experimentierhallen

Quelle: https://fis-landschaft.de/fileadmin/user_upload/Redaktion/vor_Ort/Forschungszentren/ELI/ELI_FIS_Landschaft.pdf

Leistungsparameter der Lasersysteme bei ELI BL

L1 Allegra L2 DUHA L3 HAPLS L4 ATON
Peak Power 5 TW >100 TW 1 PW 10 PW
Pulse Energy 50 mJ (100 mJ in 2023) >2.5 J 30 J 1500 J
Pulse Duration 15 fs 25 fs 30 fs < 150fs
Repetition Rate 1 kHz 20 Hz / 50 Hz 10 Hz 1 shot / min
Central Wavelength 820 nm 820 nm 820 nm 1064 nm
Beam Profile Gaussian Top hat Top hat Top hat

Für die Anwendung: HiLase

Das zweite Institut liegt gleich gegenüber: HiLase ist etwas kleiner als ELI BL und konzentriert sich auf die Anwendung der Lasertechnologie. Seine Strategie definiert das Institut so: „Unter dem Dach von HiLASE entwickeln wir die nächste Generation von diodengepumpten Hochleistungsfestkörperlasern und nutzen diese einzigartigen Lichtquellen gleichzeitig für eine breite Palette von industriellen Hightech- Anwendungen wie Laserhärten (Laser shock peening), laserinduzierte Zerstörschwellenprüfung und Lasermikrobearbeitung.“

Bei einer kleinen Führung bekamen die Interessenten aus Deutschland einige hochmoderne Reinraumlabore zu sehen. Zu den wichtigsten Anlagen dort gehören der Weltrekordlaser "Bivoj" mit einer Durchschnittsleistung von über 1 kW bei 10 ns Pulsdauer und die kompakte Pikosekunden-Dünnscheibenlaserplattform "PERLA", die Hochleistungslaserstrahlen bei Wellenlängen vom mittleren Infrarot bis zum tiefen Ultraviolett liefert. Vorgestellt wurden verschiedene Technologien, an denen auch die führenden Fraunhofer-Institute arbeiten, wie die Multistrahltechnik oder das Bearbeiten von Oberflächen mit interferierenden Laserstrahlen.

Das Rahmenprogramm

Was wäre ein Besuch in Tschechien ohne das berühmte böhmische Bier zu probieren? Wie praktisch, dass gleich neben den beiden Instituten ein Brauereigasthof seine Tore geöffnet hat. Das dort servierte Bier entsprach den hohen Erwartungen, Essen und Preise erzeugten ebenfalls erfreute Gesichter. Ob es am legendären Laser-Pils lag? Zumindest wurden am Ende einige der praktischen 5-Liter-Fässchen als Souvenir eingepackt.
Nicht ganz so erfreulich war die freie Zeit am nächsten Morgen in Prag: Vom Gewitter in der Nacht war noch einiges übriggeblieben und die mutigeren unter den Besucherinnen und Besuchern mussten ihren Prag-Spaziergang mit dem Regenschirm absolvieren. Immerhin reichte die Zeit, um eine Runde durch die Altstadt über den Burgberg und zu der geschichtsträchtigen deutschen Botschaft zu drehen.

Text: Andreas Thoss