Sekce výkonových laserů – Centrum HiLASE

Primárním cílem našeho výzkumu je experimentální vývoj nové generace pulzních pevnolátkových diodově čerpaných laserů s vysokým průměrným výkonem v řádu kW a zároveň s vysokou opakovací frekvencí. Námi vyvíjené lasery jsou tak výrazně výkonnější, kompaktnější, stabilnější a lépe udržovatelné než klasické pulsní lasery čerpané výbojkami.

Od roku 2016 úspěšně provozujeme unikátní laserový systém BIVOJ – vůbec první vysokoenergetický diodově čerpaný pevnolátkový laser s nanosekundovými pulsy kilowattové třídy na světě. Vlastními silami jsme dále vyvinuli kompaktní pikosekundový laserový systém PERLA®. Ten nejen dále vyvíjíme, ale rovněž jej nabízíme ve formě produktů PERLA®100 (s průměrným výkonem 100 W a maximální energií pulsu 20 mJ) a PERLA®500 (s průměrným výkonem 500 W a maximální energií pulsu 10 mJ). Více informací o technických parametrech těchto laserů najdete v produktovém listu.

V rámci aplikačního výzkumu se věnujeme zejména třem oblastem:

• Laser Shock Peening (LSP),  zvyšování únavové životnosti a odolnosti materiálů potřebných například pro aeronautiku a energetiku;
• Laser Micromachining (LMM, česky laserové mikroobrábění), které zvyšuje přidanou hodnotu materiálů a jejich uplatnění na trhu;

• Laser Induced Damage Threshold (LIDT, neboli určení prahu poškození způsobeného laserem), tedy hodnoty, která udává maximální množství optické energie, kterou optická součástka snese, než dojde k poškození. Měření provádíme v laboratoři, která získala certifikát kvality ISO 9001.

Naším posláním je být spolehlivým partnerem pro vývoj nových průmyslových postupů, pro něž na současném trhu dosud neexistují vhodné laserové zdroje. Základními možnostmi využití „know-how“ infrastruktury HiLASE jsou:

• Kolaborativní a smluvní výzkum

• Akademický výzkum

• Optimalizace laserových technologií a procesů

• Open Access (projekty externích uživatelů v rámci otevřeného přístupu)

• Výchova nové generace vědeckých pracovníků ve spolupráci s vysokými školami, zejména s ČVUT v Praze, Univerzitou Karlovou, VŠB Technickou univerzitou Ostrava, Univerzitou Palackého v Olomouci a Technickou univerzitou v Liberci.

Společně s Ústavem fyziky plazmatu AV ČR se podílíme na provozu a dalším rozvoji společného vědeckého pracoviště Centrum PALS. Laserová centra HiLASE a PALS jsou členy mezinárodní sítě laboratoří Laserlab Europe a poskytují významnou část kapacity pro uživatelské experimenty v rámci otevřeného přístupu (Open Access).

Vizí Centra HiLASE je stát se respektovaným lídrem v oblasti aplikací výkonných laserů a první volbou pro firmy i výzkumné organizace hledající inovativní laserové technologie pro využití na Zemi i ve vesmíru. Naší prací chceme posouvat hranice laserových technologií a přispívat k dalšímu rozvoji udržitelné ekonomiky v českém i evropském měřítku. Zároveň také rádi inspirujeme mladé i zkušené laserové vědce, inženýry a podnikatele.

Vědci z naší sekce jsou členy velkých mezinárodních týmů, které realizují experimenty v předních světových laboratořích, např. Linac Coherent Light Source (USA), Free Electron LASer in Hamburg (Německo), SPring-8 Angstrom Compact Free Electron Laser (Japonsko).

Kromě laserové fyziky působí naši experti v řadě mezních vědních oborů:

• Fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí

• Fyzika vysokých hustot energie a extrémních stavů hmoty

• Chemie vysokých energií

• Atomová, iontová a molekulární spektroskopie

• Lasery pro zvláštní využití

• Laboratorní astrofyzika

• Planetologie

• Astrobiologie

• Biofyzika

• Nanotechnologie

• Nanofotonika

• Plazmonika

Centrum HiLASE se pyšní několika významnými úspěchy, mezi které patří i následující světové rekordy:

• Rekord v rychlosti produkce laserem indukovaných periodických nanostruktur na nerezové oceli

• Rekord v multisvazkovém laserovém nanostrukturování, s ohledem na počet laserových svazků současně modifikujících povrch materiálu (40 401 svazků)

• První světový rekord laseru BIVOJ: pulzy s délkou trvání pulzu 10 ns, vlnovou délkou 1030 nm na energii 105 J při opakovací frekvenci 10 Hz

• Světlový rekord laseru BIVOJ: maximální energie 146,5 J v 10 ns trvajícím pulzu při opakovací frekvenci 10 Hz na vlnové délce 1030 nm

• Světový rekord laseru BIVOJ při konverzi do druhé harmonické frekvence: pulzy o vlnové délce 515 nm s energií vyšší než 68 J při opakovací frekvenci 10 Hz

• Nový světový rekord laseru BIVOJ při konverzi do druhé harmonické frekvence: pulzy o vlnové délce 515 nm s energií 95 J při opakovací frekvenci 10 Hz

V neposlední řadě, Centrum HiLASE je členem několika špičkových konsorcií, které sdružují inovativní organizace ze světa laserů a optiky, či oblasti cirkulární ekonomiky: ReMade@ARI, AILU (Asociace uživatelů průmyslových laserů), EPIC (Evropské konsorcium fotonického průmyslu), Českého optického klastru, Brain4Industry, regionu STAR a dalších.