Donna Strickland – kanadische Physikerin, Nobelpreis für Chirp-Pulsverstärkung

Donna Strickland – kanadische Physikerin, Nobelpreisträgerin 2018 für Chirp‑Pulsverstärkung. Wegbereiterin für Laserchirurgie, Lasermikrobearbeitung und moderne Forschung.

Donna Theo Strickland (geboren am 27. Mai 1959) ist eine kanadische Physikerin, bekannt für ihre Pionierarbeit im Bereich der Laserphysik. Sie wurde in Guelph, Ontario, Kanada, geboren und arbeitete schwerpunktmäßig an der Entwicklung ultrakurzzeitiger, intensiver Laserpulse. Im Jahr 2018 teilte sie den Nobelpreis für Physik mit Gérard Mourou für die Entwicklung der Chirp-Pulsverstärkung, einer Methode, die breite Anwendung in der Lasermikrobearbeitung, der Laserchirurgie, der Medizin und in vielen Bereichen der Wissenschaft gefunden hat.

Strickland ist außerordentliche Professorin in der Abteilung für Physik und Astronomie der Universität Waterloo, wo sie lehrt und forscht. Sie ist die dritte Frau, die den Nobelpreis für Physik erhalten hat.

Ausbildung und frühe Forschung

Donna Strickland studierte Physik und absolvierte weiterführende Forschungen in Laserphysik. Während ihrer Promotion an der University of Rochester arbeitete sie mit Gérard Mourou zusammen. Ihre gemeinsame Arbeit zur Entwicklung der Chirp-Pulsverstärkung wurde Mitte der 1980er-Jahre publiziert und gilt bis heute als Meilenstein für die Erzeugung extrem kurzer und gleichzeitig sehr intensiver Laserpulse.

Was ist Chirp-Pulsverstärkung (CPA)?

Die Chirp-Pulsverstärkung ist ein Verfahren, das es erlaubt, sehr kurze Laserimpulse auf hohe Spitzenleistungen zu bringen, ohne die Verstärkeroptik zu beschädigen. Das Grundprinzip lässt sich vereinfacht so beschreiben:

• Der kurze Impuls wird zunächst zeitlich gestreckt („gechirpt“), dadurch sinkt seine Spitzenleistung und er kann sicher verstärkt werden.
• Der nun verstärkte, aber zeitlich gestreckte Impuls wird anschließend wieder komprimiert, sodass ein extrem kurzer, sehr intensiver Pulse entsteht.

Durch diese Technik lassen sich Materialbearbeitung mit hoher Präzision, minimaler Wärmeeinwirkung und neue medizinische Anwendungen realisieren. CPA hat zudem wichtige Anwendungen in der Grundlagenforschung, etwa bei der Erzeugung intensiver elektromagnetischer Felder und bei Experimenten zur Teilchenbeschleunigung mit Lasern.

Forschung, Anwendungen und Bedeutung

Die von Strickland mitentwickelte Technik hat zahlreiche praktische Anwendungen:

• Feinbearbeitung von Materialien (Lasermikrobearbeitung) mit hoher Genauigkeit und geringer thermischer Schädigung.
• Medizinische Anwendungen, z. B. Augenoperationen wie bestimmte Formen von refraktiver Chirurgie, sowie weitere laserbasierte Therapien.
• Wissenschaftliche Experimente, in denen ultrakurze, hochintensive Pulse für Messungen, die Erzeugung extremer Zustände der Materie oder zur Teilchenbeschleunigung verwendet werden.

Die Entwicklung der Chirp-Pulsverstärkung gilt als Schlüsseltechnologie für das Feld der Ultrakurzpulslaser und hat die Möglichkeiten in Forschung und Industrie erheblich erweitert.

Auszeichnungen und Wirkung

Neben dem Nobelpreis für Physik erhielt Strickland international Anerkennung für ihre Arbeit. Der Nobelpreis wurde der Bedeutung ihrer Methode für die praktische Nutzung ultrakurzer Hochleistungspulse gerecht und hob die enge Verbindung zwischen fundamentaler Forschung und industriellen bzw. medizinischen Anwendungen hervor.

Lehre und wissenschaftlicher Einfluss

Als Professorin an der Universität Waterloo betreut Strickland Studierende und betreibt aktive Forschung auf dem Gebiet der Laser- und Optikphysik. Ihre Arbeit hat zahlreiche nachfolgende Forschungsprojekte und technologische Entwicklungen inspiriert und stellt ein bedeutendes Beispiel für die Überführung physikalischer Grundlagenforschung in reale Anwendungen dar.

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