RP1: Vývoj diodově čerpaných laserů s vysokým průměrným výkonem a délkou pulzů v řádu femtosekund

Výzkumný tým se zabývá vývojem pikosekundových a femtosekundových laserových systémů s průměrným výstupním výkonem v řádu 1 kW, a také návrhem nových součástek, které jsou pro tyto systémy nezbytné. V dnešní době provozujeme jeden z nejvýkonnějších tenkodiskových laserových systémů s názvem PERLA generující záření o vlnové délce 1030 nm. Dále se zabýváme nelineární frekvenční konverzí, se kterou jsme schopni pokrýt rozsah vlnových délek od ultrafialové (200 nm) po středně infračervenou (> 3 µm) část spektra. S těmito parametry se systémy PERLA stávají všestrannými nástroji pro mnoho průmyslových aplikací.

Pikosekundové a femtosekundové laserové pulzy se během několika posledních let staly mocným nástrojem v řadě moderních průmyslových, vědeckých či biomedicínských aplikací. Laserové systémy generující tyto pulzy se využívají pro precizní vrtání, při výrobě výkonných počítačových čipů, velkých displejů, antibakteriálních povrchů a v mnoha dalších oblastech. Naše výzkumná skupina se vývojem takovýchto laserů zabývá od roku 2012. Námi navržený systém PERLA C s aktivním prostředím Yb:YAG využívá konceptu vysokovýkonného regenerativního zesilovače. Výstupní výkon tohoto systému se podle potřeby pohybuje od několika wattů až po 1 kW při pulzní energii > 100 mJ a vlnové délce 1,03 µm. Typická délka těchto pulzů je < 2ps, nicméně se zabýváme i vývojem femtosekundových laserů. V poslední době je také ve stádiu vývoje nový systém s tenkodiskovým, holmiem dopovaným aktivním prostředím, které bude generovat záření na vlnové délce 2,1 µm.
Kromě vývoje laserů PERLA se zabýváme také systémy pro frekvenční konverzi pro generaci 2., 3., 4. a 5. harmonické frekvence (kratší vlnové délky) a optickou parametrickou generací (delší vlnové délky). V celém rozsahu jsou tyto systémy schopné pokrýt oblast záření od 206 nm do > 3 µm, čímž se stávají vynikajícím nástrojem pro mnoho průmyslových aplikací a v budoucnu budou nedílnou součástí Průmyslu 4.0.

Martin Smrž, vedoucí výzkumného programu 1

Martin Smrž získal v roce 2012 titul Ph.D. v oboru Aplikovaná fyzika za obhajobu dizertační práce Diagnostics of ultrashort laser pulses na ČVUT v Praze. Od tohoto roku pracuje v centru HiLASE, Fyzikální Ústav AVČR, jako člen výzkumného programu 1, který se zabývá vývojem tenkodiskových laserů generující ultrakrátké pulzy. Během svého působení absolvoval několik zahraničních stáží ve vědeckých centrech a na univerzitách, kde spolupracoval na vývoji nejmodernějších laserových systémů, např. Massachusetts Institute of Technology (USA), Centre for Free Electron Laser of the DESY (Německo) nebo National Institute for Fusion Science (Japonsko). Martin Smrž je držitelem několika patentů v oblasti laserových technologií. V dnešní době je vedoucím výzkumného programu 1 a školitelem několika bakalářských, magisterských a doktorských studentů.