Projekt HiLASE: Nové lasery pro průmysl a výzkum

Transkript

1 Projekt HiLASE: Nové lasery pro průmysl a výzkum Tomáš Mocek Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. CZ.1.05/2.1.00/

2 Projekt HiLASE HiLASE = High average power pulsed LASErs Vybudování národní platformy pro vývoj pokročilých laserových technologií založených na diodovém čerpání (pevnolátkové, energetické, vysokorepetiční) Motivováno potřebami nové generace velkých laserových zařízení, nutnost prototypování komerčně nedostupných technologií, testování koncepcí Potenciál pro nové průmyslové aplikace pulzních repetičních laserů s vysokým průměrným výkonem, poskytování smluvního výzkumu a beamtime Realizační fáze: Provozní fáze: 09/ /2015 (OP VaVpI), 800 mil. Kč fin. udržitelnost (inst./granty/smluvní výzkum)

3 High-energy DPSSL facilities & projects

4 Research Programme 1 Development of multi-j, kw class thin-disk laser system (L1)

5 Concept of kw-class thin-disk DPSSL Beam Line-A Beam Line-B Beam Line-C Oscillator Oscillator Oscillator Yb doped fiber osc. Pulse stretcher Pulse stretcher Pulse stretcher 40 nj, 20 ps (30 nm FWHM) Regenerative amplifier HERA Regenerative amplifier Reflection gratings pulse stretcher Booster amplifier Pulse compressor Ring amplifier Pulse compressor Pulse compressor 5 mj, 1-2ps, 100 khz 29 nj, 0.5 ns Regenerative amplifier (2 disks,1-khz) 130 mj, 0.5 ns 1.5 J, 1-2 ps, 1 khz Sub-contract 0.5 J, 1-2 ps, 1 khz In-house development Reflection grating-pair pulse compressor 100 mj, 1-2ps, 1 khz

6 Strategy for prototyping Beamlines B&C Analysis by simulations Exploring improvements Comparison width numerical model Evaluation of thin disk deformation,gain (ASE) etc High energy regen (HERA) Large mode area ring amplifier Multi-pass amplifier Applications using high energy ps laser pulses

7 Zero-phonon line double thin-disk HERA

8 L1 implementation

9 Research Programme 2 Development of 100 J / 10 Hz cryogenically cooled multi-slab DPSSL system scalable to kj level (L2)

10 Cooling options for 100J-class lasers

11 Concept of 100 J multi-slab DPSSL 2 x 50 J 10 J J

12 L2 implementation

13 Location of laser systems

14 Research Programme 3 Development of high-tech industrial and scientific applications

15 Pre-pulse Laser for High Volume Machine EUV/BEUV Lithography DPSSL 5 mj 100 khz (500 W) <100 ps HiLASE L1-C

16 6.X nm Beyond EUV Source ArF 193 nm Sn plasma & 13.5 nm? nm DPSSL mj 1 khz ( W) ps HiLASE L1-B

17 Laser Induced Damage Threshold station According to ISO DPSSL 1.5 J, 1 khz (1.5 kw) 100 J, 10 Hz (1 kw) HiLASE L1-A & L2

18 Laser Shock Peening

19 Laser Processing station DPSSL 1.5 J, 1 khz (1.5 kw) 100 J, 10 Hz (1 kw) HiLASE L1-A & L2

20 Experimental halls for RP-3

21 Laser laboratory layout Class (ISO 7) RP1 RP2 20 m 10 m

22 HiLASE infrastructure layout

23 Distribution system of laser beams

24 Project timeline 09/2011 Project start Construction of new building (18 months) Q1/2014 Relocation from Prague 2011 Q1/2015 Research, development & installation of the laser systems Q2/2015 Commissioning 09/2015 Operational phase

25 SDG Status of construction 26 km from IoP Prague Finished: - demolitions - land preparation - arch. survey Site area for HiLASE facility m 2

26 HiLASE team PM RP-1 RP-2 RP-3 Technical sup. Admin. sup. T. Mocek A. Endo, T. Miura, M. Smrž, M. Chyla, P. Severová A. Lucianetti, M. Divoký, O. Slezák, M. Sawicka, P. Sikocinski, V. Jambunathan, J. Pilař J. Vanda, L. Gemini, R. Švábek, V. Kmetík M. Řeháková, V. Červenka, L. Švandrlík, H. Vohníková, J. Kadlec L. Masopust, I. Vrbová, J. Svojšová, V. Svoboda, M. Vanková, J. Kavanová, J. Černý, T. Tůma 05/ staff (22 R&D + 8 Adm.) 08/ FTE Currently, 50% of R&D staff are from abroad.

27 HiLASE team: 03/2012

28 Možnosti spolupráce Forma: studentské práce (rešeršní/ročníková práce, výzkumný úkol, bakalářská práce, diplomová práce, disertační práce), miniprojekty (DPP, DPČ), částečné ůvazky možné (preferováno je dlouhodobé zapojení do výzkumu a vývoje vlastních laserů), stipendia pro zahr. studenty žádoucí (nutná výuka v AJ) Podmínky: řízení a kontrola úkolů v gesci HiLASE (kontaktní osoba), respektování pravidel MŠMT (time-sheet, progress report), v rámci řešení miniprojektů a společných experimentů lze zapůjčit přístroje a poskytnout spotřební materiál, společné publikace/patenty, mlčenlivost (!) Specializace: laserová fyzika a technika, aplikace přírodních věd, fyzikální elektronika, experimentální fyzika plazmatu, optoelektronika, mechatronika, optika, řídící systémy

29 Příklady témat spolupráce - 1 Návrh modelu pro studium chlazení multi-slabového zesilovače (FJFI) Charakterizace optických vad multi-slabového laserového řetězce (FJFI) Numerická charakterizace tenkodiskového víceprůchodového zesilovače s výkonem v oblasti 1 kw (FJFI) Optimalizace kvality svazku tenkodiskového laserového zesilovače (FJFI) Průběžně aktualizováno

30 Příklady témat spolupráce - 2 Řídící systém distribuce laserových svazků (FSI/FEL)

31 Příklady témat spolupráce - 3 Systém na bázi LabView pro lokální řízení vakua, ovládání terčů, optiky a rezidentních diagnostik (FSI/FEL)

32 Příklady témat spolupráce - 4 Nové metody (nanotubes?) pro lokální tlumení vibrací kritických optických prvků a vakuových pump (FSI)

33 Další příklady témat Simulace generování skupiny impulsů pomocí hradlových polí FPGA (FEL) Simulace a optimalizace EM polí (FEL) Simulace reálných elektronických obvodů (FEL) Sledování výrobních procesů v centru HiLASE (FEL) Sledování čistoty laserových laboratoří (FS, FSI, FEL) Vyhodnocování kvality laserových svazků v reálném čase (10 Hz, 1 khz, 100 khz) metodou hradlových polí (FEL)

34 Kontakt