Aufbauend auf ersten erfolgreichen Experimenten zur Laserfusion sollen im Projekt PriFUSIO, leistungsfähige, zuverlässige und kostengünstige Laserquellen und Optiken sowie automatisierte Lösungen für die Brennstoffzufuhr und die effiziente Nutzung der entstehenden Abwärme entwickelt werden. Damit wollen die Partner die Möglichkeiten der kommerziellen Nutzung der lasergezündeten Trägheitsfusion erkunden.

Aus dem Großraum Hannover steuern das mittelständische Unternehmen LASEROPTIK GmbH, Garbsen, sowie das LZH ihre Expertise im Bereich optische Schichten bei.

Hochleistungsoptiken für Hochleistungslaser

Das LZH forscht in PriFUSIO an neuen Messmethoden für die Charakterisierung der Laserinduzierten Zerstörschwelle. Dabei werden Optiken steigender Laserleistung ausgesetzt – bis zu deren Zerstörung. Diese Grenze nennt sich LIDT – laser induced damage threshold.

„Die Optiken sind bei solchen leistungsstarken Lasern das schwächste Glied in der Kette“, erklärt Dr. Dietmar Kracht, Geschäftsführender Vorstand des LZH. „Wir freuen uns außerordentlich unsere Expertise im Bereich Zerstörschwellenmessungen in das Projekt einzubringen, um Optiken für noch höhere Leistungen zu qualifizieren.“

Zerstörverhalten besser verstehen

Zum einen wollen die Forscher des LZH mit Pump-Probe-Experimenten zeitaufgelöste Messungen der LIDT möglich machen. Dazu schicken sie zusätzlich zum hochenergetischen Laserpuls einen zweiten Mess-Laserpuls durch die Optik. Sie erwarten sich dadurch ein besseres Verständnis zu den Effekten, die zur Zerstörung der Optik führen.

Außerdem beschäftigen sie sich mit der Vermessung besonders großer Optiken von bis zu 30 cm Durchmesser. Üblicherweise sind diese etwa ein Zoll, also ca. 2,5 cm groß. Dazu entwickeln sie automatisierte Messroutinen bei hohen Laserleistungen und gleichzeitig sehr kurzen Pulsen und nutzen eine bilderkennende Unterstützung auf Basis künstlicher Intelligenz. Der geplante Messaufbau soll mobil einsetzbar sein, um diesen auch bei den anderen Partnern einsetzen zu können. Zusätzlich wollen sie das Benchmarking im Projekt möglich, also die Arbeiten der Partner vergleichbar, machen.

Hochreflektive Optiken mit homogenen Beschichtungen

Die LASEROPTIK GmbH wird neuartige Beschichtungen für hochreflektive Optiken entwickeln, um deren Laserzerstörschwelle und Lebensdauer weiter zu erhöhen. Dazu gehören der Aufbau und die Optimierung innovativer Beschichtungstechnologie für größere Optiken. Hierbei hat sich das Unternehmen aus Garbsen bereits in anderen Projekten mit seiner Ionenstrahl-Sputter-Technik international einen Namen gemacht.

„Es ist eine besondere Ehre, an diesem herausgestellten Vorhaben mitarbeiten zu dürfen. Angesichts der engagierten Projektziele geht damit eine sehr ernst zu nehmende Verpflichtung einher, der wir uns stellen wollen“, kommentiert Geschäftsführer Dr. Wolfgang Ebert die Beteiligung seines Unternehmens.

Beim Projekt PriFUSIO wird das LZH zusammen mit Schott AG, Heraeus Group, TRUMPF Laser AG, den Start-ups Focused Energy GmbH, und Marvel Fusion GmbH, sowie den Mittelständlern LAYERTEC GmbH, und LASEROPTIK GmbH, sowie dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, unter der Leitung von Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen zusammenarbeiten.

Das vom BMBF-geförderte Projekt ist Teil des Förderprogramms »Fusion 2040 – Forschung auf dem Weg zum Fusionskraftwerk«.  Zielsetzung: Deutschland soll als eines der ersten Länder weltweit ein Fusionskraftwerk entwickeln und bauen.

Weitere Informationen zum Projekt, der Laserfusionsforschung und den Rollen der anderen Partner in der Pressemitteilung des Fraunhofer ILT: www.ilt.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2024/4-16-verbundprojekt-prifusio-fusionsforschung.html