BEETLE – Ultrakurzpulslaser für die industrielle Anwendung von Laser-Plasma-Beschleunigern

Laserbasierte Sekundärstrahlung wird für den Industrie- und Innovationsstandort Deutschland eine zunehmend relevante Schlüsseltechnologie. Femtosekunden-Laser, die in der Industrie einsetzbar sind und gleichzeitig energieeffizient bei hoher Pulsenergie und hoher Durchschnittsleistung arbeiten, ermöglichen die skalierte Nutzung von Sekundärstrahlquellen. Damit eröffnen sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, darunter eine gezielte und effektive Tumortherapie im medizinischen Bereich sowie in der Medikamentenherstellung und der Untersuchung von Materialien.

Das Projekt BEETLE ist eine Kooperation zwischen DESY, der TRUMPF Scientific Lasers GmbH + Co. KG, der Active Fiber Systems GmbH, dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf und dem assoziierten Partner Fehrmann GmbH. Ziel des Projekts ist die Weiterentwicklung dieser Technologie bis zur Marktreife zu beschleunigen. Die Innovation basiert auf der nachträglichen Reduzierung der Pulslänge (Kompression) von etablierten industriellen Ytterbium-basierten Ultrakurzpulslasern mit einigen 100 auf wenige 10 Femtosekunden Pulsdauer. Eine neuartige Methode, für die eine Schutzrechtsanmeldung in Vorbereitung ist, ermöglicht diese Pulskompression in einer besonders kompakten und praxistauglichen Größe, ohne dabei die anderen vorteilhaften Eigenschaften der Ytterbiumlaser zu beeinträchtigen. Damit soll der Markeintritt der Laser-Plasma-Beschleunigung samt Anwendungen in der radiologischen Medizin schneller erreicht werden.

Das Vorhaben wird im Rahmen des Programms „Neuartige photonische Werkzeuge für Wirtschaft und Gesellschaft – Laserbasierte Hochenergie-Strahlquellen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit einem Gesamtfördervolumen von 7,8 Mio. Euro gefördert (60,6 Prozent durch das BMBF). Mit der Fördermaßnahme verfolgt das BMBF das Ziel, den Transfer innovativer Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Schlüsseltechnologie Photonik zu unterstützen und damit wichtige Beiträge für Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit sowie für die Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu leisten.

Das Projekt BEETLE ist ein hervorragendes Beispiel wie unterschiedliche Unternehmen von der direkten Zusammenarbeit mit Forschungszentren profitieren können. Die Innovationsplattform Hi-Acts arbeitet gezielt darauf hin, solche Kooperationen mit verschiedenen Akteurinnen und Akteuren entlang der Wertschöpfungskette anzustoßen. Die BEETLE-Partner TRUMPF, das UKE als auch Fehrmann sind alle Teil der Innovationsplattform, bei der die Laser-Plasma-Beschleuniger als eine Schlüsseltechnologie besonders im Fokus stehen. Die Ziele des BEETLE-Projekts ergänzen sich dabei hervorragend mit der im Hi-Acts Technology Lab „(Novel) Compact Laser Plasma Accelerators“ angestrebten und für eine kommerzielle Anwendung besonders wichtige Energiestabilität. Durch das Technology Lab, welches das technologische Know-how bündelt, und das wachsende Industrienetzwerk, welches dedizierte Fachbranchenkompetenz aus verschiedensten Bereichen mitbringt, ermöglicht Hi-Acts eine einmalige Umgebung des gemeinsamen Pilotierens und Feedbacks/Austauschs. Daraus können große Projekte wie BEETLE erwachsen im Sinne einer ganzheitlichen Innovationsstrategie. BEETLE ist damit ein Musterbeispiel für die bei Hi-Acts angestrebte Beschleunigung des Transfers.