Ein Kristall aus Lichtpulsen für einen universellen Materialbearbeitungslaser

Laser sind allgegenwärtig und werden zum Schneiden, Bohren und 3D-Drucken von Materialien sowie für die Kommunikation über große Entfernungen, Quantenprozesse und Präzisionsmessungen eingesetzt. Bei den Lasern für die Materialbearbeitung wird nach wie vor zwischen CW-, Nanosekunden- und ultraschnell gepulsten Lasern unterschieden, die jeweils unterschiedliche Stärken und Schwächen aufweisen.

Ömer İlday schlägt in Projekt "Second-modelocking for a universal material-processing laser" - kurz UniLase - vor, diese Kategorisierung zu überwinden, indem er einen universellen Laser entwickelt, der jedes Material – von Metallen bis hin zu lebendem Gewebe – an der Grenze der quantenmechanischen Effizienz abtragen kann, der aber auch 3D-Druck oder Gewebeschweißen ermöglicht, indem er auf Quasi-CW-Betrieb umschaltet.

Zu diesem Zweck will er einen Laser schaffen, der einen Lichtkristall erzeugt – eine perfekt periodische Anordnung ultraschneller Pulse, die sich durch ihre gegenseitige Wechselwirkung selbst organisiert. Der von ihm vorgeschlagene Ansatz, Second Modelocking, entstand aus einer Analogie zwischen der Selbstorganisation in der Laserphysik und der zweiten Quantisierung, die der modernen theoretischen Physik zugrunde liegt. Die Pulse in diesem Lichtkristall werden stark korreliert sein und möglicherweise eine einzige kohärente Wellenform bilden. Wenn dies der Fall ist, könnten sie ein rekordverdächtig geringes Quantenrauschen aufweisen, was nicht nur für die Materialbearbeitung, die Laserchirurgie und die Zahnmedizin, sondern auch für die Mikrowellen- und THz-Erzeugung, die 5G-Kommunikation und die Quantentechnologien von großer Bedeutung sein könnte.