2017年03月16日
Demonstrationsaufwand mit Lasersystem
Die US-Armee wird in Kürze mit einem 60-kW-Solid-State-Laserpointer 20mw für Luftverteidigungsmissionen experimentieren, so Richard DeFatta, Direktor des Future Warfare Centers am US Army Space und Missile Defense Command (SMDC).
Im April erwartet die Armee den neuen Laser, um auf dem High Energy Laser Mobile Test Truck (HELMTT), früher bekannt als der High Energy Laser Mobile Demonstrator, zu empfangen, sagte DeFatta während der 15. März Bemerkungen bei der Association of the US Army (AUSA) Global Force 2017 Symposium in Huntsville, Alabama.
Die SMDC arbeitet letztlich auf einen 100 kW Laser, sagte DeFatta.
Der HELMTT ist ein Technologieintegrations- und Demonstrationsaufwand mit Lasersystem, Strahlkontrollsystem und unterstützenden Subsystemen, die in ein großes taktisches Fahrzeug integriert sind.
Laserpointer 5mw gesteuerte Elektronen
Die besondere Herausforderung besteht darin, möglichst kurze Impulse zu erzeugen - da Elektronenpakete mit kürzeren Längen die Zeitskala reduzieren, bei der Atombewegungen abgebildet werden können. Durch die Verwendung eines Lasers, um einen Strom von Elektronen zu manipulieren, ist es ihnen gelungen, Elektronenpakete mit einer Länge von 1,3 Femtosekunden herzustellen - eine Femtosekunde entspricht einer Millionstel einer Millionstelsekunde. Um dies zu erreichen, mussten die Physiker einen Elektronenstrahl über die Oberfläche eines Siliziumgitters leiten, wo sie das optische Feld von Laserpointer 10mw pulsen auf zwei Abschnitte überlagern ließen. Dr. Martin Kozák, ein Mitglied von Hommelhoffs Team und primärer Autor der Studie, erklärt: "Wir verwenden den Laser, um die Frequenz des periodischen Feldes zu steuern und mit der Geschwindigkeit der Elektronen zu synchronisieren. Dadurch können die Elektronen gewinnen oder verlieren Energie, und wir können ultra-kurze Pakete aus einem kontinuierlichen Strahl erzeugen."
Neben dieser kontrollierten Beschleunigung und Verzögerung ist es den FAU-Physikern gelungen, die Elektronen aus einem abgewinkelten Siliziumgitter mit Laserpulsen seitlich abzulenken. Die Elektronen werden in einer Richtung oder der anderen abgelenkt, je nachdem, wann sie mit dem Laserfeld interagieren. Diese Erkennungsmethode wird auch bei Streak-Kameras eingesetzt, die bereits im Femtosekundenbereich Auflösungen erzielt haben. Die in Erlangen entwickelte Methode wird in der Attosekunden-Reihe oder einem Milliardstel einer Millionstelsekunde tatsächlich zeitliche Auflösungen erzielen. Eine Anwendung, bei der Streak-Kameras verwendet werden, besteht darin, die Ausbreitung von Licht zu beobachten.
Elektronenmikroskope haben den Forschern eine ganz neue Welt eröffnet: Modernste Scan- und Sendegeräte können nun sogar einzelne Atome abbilden. Trotz der Erreichung dieser enorm hohen Auflösung hat der Betrieb mit einem konstanten Elektronenstrahl seine Nachteile. Ultra-schnelle Reaktionen, wie das Brechen von chemischen Bindungen oder die Vibrationen von Atomen, können mit dieser Methode nicht abgebildet werden. Aufgrund dieses Problems wurden in den letzten Jahren Mikroskope entwickelt, die gepulste Elektronenstrahlen verwenden. "Das kann mit einem Stroboskop verglichen werden, das die Bewegung des Testobjekts mit einer schnellen Sequenz von Blitzen fängt", erklärt Professor Peter Hommelhoff, Lehrstuhl für laservisier an der FAU. "Dieses Prinzip wurde nun auf Elektronenpulse angewendet."
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