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Wie ein Laser lernt

PhysikerInnen an der Technischen Universität (TU) Wien wollen mittels "Pulse Shaping" und genetischer Algorithmen einem ultrakurz gepulsten Laser beibringen, temperaturempfindliche Materialien optimal zu bearbeiten.

Laserlabor

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Wien (TU). - Die Laserchirurgie ermöglicht heutzutage vielen PatientInnen durch Eingriffe an der Hornhaut ihre Fehlsichtigkeit schmerzlos und schnell zu korrigieren. Bereits in den 80iger Jahren fand diese Technologie Einzug in die Augenheilkunde. In der Wissenschaft untersuchte man seither vermehrt, welche Prozesse Laserstrahlen an Oberflächen auslösen und wie eine Verbesserung der Ergebnisse insbesondere ohne Nebeneffekte erzielt werden kann.

Am Institut für allgemeine Physik der Technischen Universität (TU) Wien startete Professor Wolfgang Husinsky in diesem Zusammenhang eine neue Versuchsreihe. Ziel des Experiments ist es einem Laser "beizubringen", selbst die optimalen Parameter für die Einwirkung auf bestimmte Materialien herauszufinden. Hierbei spielt vor allem die Zeitdauer des Laserimpulses eine entscheidende Rolle. Mit ultrakurzen Sequenzen, die sich im Bereich von einigen Femtosekunden bewegen, also einem Billiardstel einer Sekunde, kann eine extrem hohe Laserintensität erreicht werden. Erst durch eine Konzentration in so kurzer Zeit können nichtlineare Prozesse in Materialen hervorgerufen werden. Dies sei die Basis um Strukturveränderungen an Oberflächen in erster Linie störungsfrei durchführen zu können, so Husinsky.

Das "Pulse Shaping" steht für eine beliebige Variation des Laserpulses. Es können zum Beispiel abwechselnd kurze und lange Pulse geschickt werden. Automatisch ändern sich damit die Intensität und auch die "Farbe" eines Laserstrahls. Werden nun die verschiedenen Pulsformen mit genetisch selbstlernenden Algorithmen kombiniert, verhält es sich wie in der Evolution. Nach dem Zufallsprinzip testet die Forschergruppe Parameter um Parameter und bewertet sie. Gute Parameter werden behalten, schlechte ausgeschieden. Auf diese Weise wird eine Optimierung der Ergebnisse erreicht. Der Laser lernt selbst aus seinen besten Resultaten.

Die bei den Versuchen durch Laserstrahlen losgelösten Teilchen kommen in eine Vakuumkammer. Anschließend wird beipielsweise deren Massenverteilung gemessen und für weitere Analysen verwendet. Diese Form der Lasertechnologie findet insbesondere in der Materialwissenschaft, in der Halbleitertechnik, bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen sowie in der bereits erwähnten Laserchirurgie Anwendung.

Die Forschergruppe um Husinsky sieht in der Versuchsreihe in erster Linie "Grundlagenforschung mit angewandtem Touch". Das Projekt wird vom Fond zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) unterstützt.

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Motiv: Laserlabor
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Rückfragehinweis
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Wolfgang Husinsky
Technische Universität Wien
Institut für Allgemeine Physik
Wiedner Hauptstraße 8-10, 1040 Wien
T +43/1/58801-13441, -53441, -13442,- 13443
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Mag. Daniela Ausserhuber