vom Laser Zentrum Hannover eV
Alexandrit-Laserkristalle eignen sich gut für den Einsatz in Erdbeobachtungssatelliten. Sie sind robust und ermöglichen Lasersysteme mit durchstimmbarer Ausgangswellenlänge. Im europäischen Horizon 2020-Projekt GALACTIC ist es den Partnern Laser Zentrum Hannover eV (LZH), Optomaterials Srl (Italien) und Altechna (Litauen) nun gelungen, eine ausschließlich europäische Lieferkette für Alexandrit-Laserkristalle aufzubauen, die für Weltraumanwendungen genutzt werden können .
Der italienische Partner Optomaterials produziert konkurrenzfähige Kristalle, die das litauische Unternehmen Altechna mit einer speziellen Beschichtung versieht. Um die notwendigen Eigenschaften für Weltraumanwendungen zu erreichen, hat Altechna spezielle Beschichtungsdesigns und -prozesse entwickelt, die auf Ionenstrahl- und Magnetron-Sputterverfahren basieren.
Bewiesen: Weltraumtauglichkeit
Wissenschaftler des LZH haben die Kristalle in speziellen Lasersystemen auf Herz und Nieren geprüft. Sie haben diese Systeme mit Blick auf zukünftige Anwendungen entwickelt. Die Demonstratoren könnten den Grundstein für neue laserbasierte Messgeräte legen. Die Wissenschaftler des LZH setzten die Alexandrit-Kristalle Protonen- und Gammastrahlung aus und ließen sie durch mehrere weltraumtypische Temperaturzyklen laufen.
Vor und nach diesen Umwelttests haben sie die Kristalle unter anderem hinsichtlich ihrer Transmissionseigenschaften und Laserleistung charakterisiert. Da die Umwelttests die gemessenen Parameter nicht wesentlich veränderten, konnte die Weltraumtauglichkeit nachgewiesen werden. Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass die laserinduzierte Schädigungsschwelle (LIDT) der Kristalle den Spitzenprodukten auf dem Weltmarkt entspricht oder diese sogar übertrifft.
Das GALACTIC-Team hat damit erfolgreich den Technology Readiness Level (TRL) von weltraumtauglichen Alexandrit-Kristallen aus Europa von 4 auf 6 angehoben und die Kristalle zur Marktreife gebracht.
Spezielle Eigenschaften für genauere Daten
Alexandritkristalle haben eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und Bruchfestigkeit. Sie eignen sich daher für den Einsatz in Hochleistungslasersystemen und sind robust genug, um den rauen Bedingungen im All standzuhalten.
Da die Kristalle zur Abstimmung der Ausgangswellenlänge von Lasersystemen verwendet werden können, könnten sie die Grundlage für neuartige laserbasierte Messinstrumente für Erdbeobachtungssatelliten bilden. Mit solchen Instrumenten könnten genauere klimarelevante Daten über den Zustand der Atmosphäre oder der Vegetation erhoben werden.
Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Optik Express.
Mehr Informationen:
S. Unland et al, Leistungsstarker gütegeschalteter Alexandritlaser mit Hohlraumentladung, CW-diodengepumpt in Doppeldurchgangskonfiguration, Optik Express (2022). DOI: 10.1364/OE.478628
Bereitgestellt vom Laser Zentrum Hannover eV