China entwickelt größten Kristall für Hochleistungslaserwaffe

Laserkristalle bilden das Herzstück von Festkörperlasern. Sie dienen einfach gesagt als Strahlenverstärker und beeinflussen gleichzeitig die Strahlungsart. Um einen Laserstrahl auszusenden, müssen die Kristalle zuerst angeregt werden. Das passiert meist optisch, sie werden also bestrahlt.

Die Größe des Kristalls spielt dabei eine entscheidende Rolle für die Leistung des Lasers. In China ist es Forschern nun gelungen, den weltgrößten Barium-Gallium-Selen-Kristall mit einem Durchmesser von 6 Zentimetern herzustellen. Diese Art von Kristall kann kurzwelliges Infrarotlicht in mittel- bis langwellige Infrarotwellen umwandeln. Diese können weite Entfernungen überbrücken und sogar die Atmosphäre durchdringen. 

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Laut der South China Morning Post stellt der Kristall einen Durchbruch dar, der den Weg für Hochenergie-Laser ebnet, mit denen Satelliten vom Boden aus getroffen werden können.

Sehr robuster Kristall

Das Besondere am Barium-Gallium-Selen-Kristall ist seine hoher Zerstörschwelle. Der Kristall selbst kann mit einer Laserleistung von bis zu 550 Megawatt pro Quadratzentimeter angeregt werden. Er wurde 2010 von chinesischen Wissenschaftlern entwickelt, die Herstellung in größerem Maßstab gestaltete sich bisher allerdings entsprechend schwierig.

Für die Herstellung müssen hochreines Barium, Gallium und Selen in Rohren aus Quarz vakuumversiegelt werden. Diese Rohre werden dann auf 1.020 Grad erhitzt, wodurch ein kleiner geschmolzener Bereich entsteht. Im Laufe eines Monats wachsen daraus dann Kristalle. Die fertigen Kristalle müssen dann bei 500 Grad Celsius gehalten und langsam ausgekühlt werden, um Defekte zu verhindern.

 Auch die Poliertechnik spielt bei der Herstellung eine Rolle. Sie werden von Diamantsägen geschnitten und mit einem auf Ceroxid basierenden Poliermittel bearbeitet.

Auch für andere Anwendungen geeignet

Neben Energiewaffen könnten solche Kristalle auch für die medizinische Diagnostik und hochempfindliche Infrarotsysteme eingesetzt werden, die etwa zur Identifizierung von Raketen und Flugzeugen eingesetzt werden können. Auch für die Forschung sind solche Laser von großer Bedeutung.

Im Vergleich zu anderen Laserkristallen hat der chinesische Barium-Gallium-Selen-Kristall eine moderate Größe. Der Titan-Saphir-Kristall im ZEUS-Laser der University of Michigan hat etwa einen Durchmesser von 18 Zentimetern. Es dauerte 4,5 Jahre, bis er diese Größe erreichte.