Basistechnologien für die Fusion – auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk

nanoAR

Entspiegelnde Metaoberflächen auf Materialien mit großer Bandlücke

Motivation

Damit Laserfusionskraftwerke in Zukunft einen relevanten Beitrag zur Energieversorgung liefern können, müssen ihre optischen Komponenten zur Strahlerzeugung und -führung extremen Herausforderungen gewachsen sein. Dazu zählen die Beständigkeit bei Laser-Intensitäten im Peta-watt-Bereich und die Eignung für den Dauerbetrieb bei Laserrepetitionsraten von ca. 10 Hz. Reflexions- und Streuverluste müssen gering sein, damit die Energieübertragung auch bei einer hohen Zahl optischer Einzelkomponenten effizient bleibt.

Ziele und Vorgehen

Zu diesem Zweck bereits eingesetzte Entspiegelungsschichten haben allerdings andere Wärme-ausdehnungsdifferenzen als die Substrate – dies kann bei der durch den Laser verursachten thermischen Belastung zu Defekten führen, die sich auf Präzision und Lebensdauer auswirken können. Im Projekt nanoAR sollen deshalb nanostrukturelle Entspiegelungen auf monolithischen Großoptiken detailliert als Alternative untersucht werden.

Innovation und Perspektiven

Schwerpunkte sind Reduzierung von Subsurface Damage (SSD, oberflächennahe Schädigung als Folge des Politurprozesses) zur Steigerung der Laserfestigkeit und hohe Transmission der Optiken durch Antireflex-Nanostrukturierung großformatiger Optikoberflächen. SSD-Armut ist dabei Grundvoraussetzung für subtraktive Verfahren zur Erzeugung struktureller Entspiegelung. Neben dem Nachweis der Energiefestigkeit für Höchstleistungslaseranwendung sollen möglichst gute Entspiegelungswirkungen unterhalb von 0,5 % Restreflexion erreicht werden. Strukturelle Entspiegelung soll für die zukünftige, zuverlässige Energieversorgung mit Fusionsenergie optimiert werden. Zweitverwertungschancen für Hochleistungsoptiken entstehen bei SSD-freien Poli-turen, mottenaugenentspiegelte Kameraobjektiven und Laserkomponenten.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.12.2024 - 30.11.2027
Projektvolumen: 6,7 Mio. Euro (zu 88,1% durch das BMBF gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Dr.-Ing. Christian Rieck
Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Werner-Glatt-Str. 1
79589 Binzen

✉ christian.rieck@glatt.com

PROJEKTPARTNER

Glatt Ingenieurtechnik Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Weimar

POG Präzisionsoptik Gera GmbH
Löbichau

FLP Microfinishing GmbH
Zörbig

Trionplas Technologies GmbH
Leipzig

Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V.
Leipzig

Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF)
Jena

Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS)
Halle (Saale)

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM)
Freiburg

Ernst-Abbe-Hochschule Jena University of Applied Sciences
Jena