Morgan Advanced Materials entwickelt Keramikreflektor für das leistungsstärkste Lasersystem der Welt

Der Keramikreflektor für das leistungsstärkste Lasersystem der Welt wurde von dem in Großbritannien ansässigen Geschäftszweig Technische Keramik des Unternehmens Morgan Advanced Materials entwickelt und gefertigt. Er ist für eine neuartige, mit zukunftsweisender Technik ausgestattete 10-Petawatt1-Laseranlage (1 Petawatt sind 1 Billiarde Watt) in der Tschechischen Republik bestimmt. Es wurde so konstruiert, dass einmal pro Minute Ausgangsimpulse mit einer Impulsenergie von mehr als 1,5 kJ und einer Impulsdauer von weniger als 150 Femtosekunden abgegeben werden können. Die Ausgangsleistung dieser ultrakurzen Laserpulse übersteigt im Moment des Pulses den weltweiten Energieverbrauch etwa um das 100-fache.

Der Reflektor wurde speziell für das US-amerikanische Unternehmen National Energetics entwickelt. Hier wird das Lasersystem gebaut, das in der tschechischen Anlage namens Extreme Light Infrastructure Beamlines zum Einsatz kommt. Morgans Aufgabe besteht darin, zwei unterschiedliche große Reflektorbaugruppen mit jeweils fünf keramischen Präzisionsteilen zu liefern. Für eine optimale Auslegung jeder einzelnen Komponente der beiden Baugruppen kamen drei hochreine Aluminiumoxid-Werkstoffe zum Einsatz. Da jeder einzelne Werkstoff über einzigartige Eigenschaften verfügt, sind eine gute elektrische Isolierung, eine hohe mechanische Festigkeit und eine hervorragende Reflektivität gegeben.

Herkömmliche Lasersysteme mit Blitzlampen sind üblicherweise mit Keramikreflektoren oder mit Gold-beschichteten Reflektoren ausgestattet. Angesichts seiner Größe ist der Keramikreflektor von Morgan nicht nur kostengünstiger als die goldbeschichtete Variante, viemehr verfügt er auch über ein besseres Reflexionsvermögen. Einfallendes Licht mit einer Wellenlänge zwischen 500-2000nm wird nahezu vollständig reflektiert. Durch diesen hohen Reflexionsgrad wird verhindert, dass der keramische Werkstoff die Energie der Lampe absorbiert und sich dadurch aufheizt.

Die chemische Zusammensetzung von Morgans Keramikreflektor wurde so gewählt, dass im Unterschied zu Reflektoren aus anderen Werkstoffen eine Laserverstärkung erreicht werden kann. Dadurch ist  eine maximale Energieausbeute und eine hohe Leistung des Lasers gegeben. Da an jedem Laserverstärker, der mit keramischen Komponenten ausgestattet ist, eine Laserverstärkung erfolgt, werden insgesamt weniger Verstärkermodule benötigt.Das Lasersystem kann kleiner ausgelegt werden und somit die Gesamtkosten senken. Ein weiterer entscheidender Vorteil des Lasers von National Energetics ist die eingebaute Flüssigkühlung. die die Abgabe kürzerer Laserpulse  ermöglicht. Statt wie bisher nur einmal pro Stunde können die Laserpulse nun einmal pro Minute erzeugt werden. Dadurch können Experimente schneller durchgeführt und Daten rascher gesammelt werden, die Effektivität  der Anlage erhöht sich.

Oliver Ridd, zuständig für den Geschäftsbereich Technische Keramik bei Morgan Advanced Materials, kommentiert: "Wir sind stolz, dass wir für dieses Projekt einen der größten Keramikreflektoren entwickelt haben. Denn durch den Einsatz unserer keramischen Bauteile konnte hier eine spürbare Leistungssteigerung erreicht werden. Nun sind wir auf der Suche nach weiteren Projekten in Industrie und Gewerbe, bei denen sich mit unseren keramischen Werkstoffen ebenfalls Leistungsvorteile erzielen lassen. Wir freuen uns, dass wir so ein wichtiges Bauelement für den außergewöhnlichen und hochmodernen Laser von National Energetics liefern konnten.“

Sobald das neue Lasersystem installiert ist, wird es ohne Zweifel dazu beitragen, dass astrophysikalische Phänomene noch besser verstanden werden und die Physik durch die Realisierung bisher unerreichbarer Lichtintensitäten in ganz neue Gebiete vordringen kann. Das Lasersystem wird in einer von der Regierung finanzierten Einrichtung untergebracht sein. Auf diese Weise kann es im Rahmen der wissenschaftlichen Forschung auch für weltweite Projekte eingesetzt werden. Nach derzeitigem Stand kann das Lasersystem von National Energetics 2018 in der Tschechischen Republik in Betrieb genommen werden.

Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.morgantechnicalceramics.com/LaserReflector

¹ Anmerkung der Übersetzerin: Bitte den Wert überprüfen!

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