I ricercatori hanno sviluppato un laser a fibra ultraveloce che fornisce una potenza media più di dieci volte superiore a quella disponibile dai laser ad alta potenza di oggi. La tecnologia è destinata a migliorare la lavorazione dei materiali su scala industriale e apre la strada ad applicazioni visionarie.

Michael Muller, un dottorato di ricerca studente del Prof. Jens Limpert dell'Istituto di fisica applicata dell'Università Friedrich Schiller e dell'Istituto Fraunhofer dell'Istituto di ottica applicata e ingegneria di precisione di Jena, Germania, presenterà il nuovo laser all'OSA Laser Congress 2020 tutto virtuale che si terrà dal 12 al 16 ottobre. La presentazione è prevista per martedì, 13 ottobre alle 14:30 EDT.

Alta potenza senza il calore

Nei laser, il calore di scarto viene generato nel processo di emissione della luce. Geometrie laser con un ampio rapporto superficie-volume, come le fibre, può dissipare molto bene questo calore. Così, dai laser ad alta potenza di oggi si ottiene una potenza media di circa 1 kilowatt. Al di là di questo potere, il carico termico degrada la qualità del fascio e pone un limite.

Per aggirare questa limitazione, il team di ricerca di Müller e Limpert ha creato un nuovo laser che combina esternamente l'uscita di 12 amplificatori laser. Hanno dimostrato che il laser può produrre una potenza media di 10,4 kW senza degradare la qualità del raggio. L'imaging termografico del combinatore del raggio finale ha rivelato un riscaldamento marginale. Così, il ridimensionamento della potenza al livello di 100 kW potrebbe essere ottenuto aggiungendo ancora più canali dell'amplificatore.

"Nel futuro, i laser combinati ad alta potenza non solo accelereranno la lavorazione industriale, ma consentono anche applicazioni precedentemente visionarie come l'accelerazione di particelle azionate dal laser e la rimozione di detriti spaziali, ", ha detto Muller.

Lo studio di nuove applicazioni a quel livello di potenza e il trasferimento della tecnologia laser a sistemi commerciali è in corso nell'ambito del Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources (CAPS), che coinvolge soprattutto l'ingegneria della configurazione del laboratorio in un design robusto. Dal lato della ricerca, il team di Jena ora si concentra sulle fibre multicore che offrono il potenziale per fornire prestazioni ancora superiori in sistemi più semplici e più piccoli.