Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hannover Messe: Spiegel aus Jena ermöglicht Laser extrem hoher Leistung

16.04.2002


SESAM öffnet Türen zu neuen Anwendungen

Der Physiker Prof. Wolfgang Richter von der Uni Jena stellt auf der Hannover Messe vom 15. bis 20. April einen neuartigen Laserspiegel aus, der nach dem SESAM-Prinzip arbeitet, das vor etwa zehn Jahren in den USA erfunden wurde (SESAM - Semiconductor Saturable Absorber Mirror - Sättigbarer Absorberspiegel aus Halbleitermaterial). Durch eine spezielle Anordnung der Schichten dieser SESAMs kann deren Lebensdauer erheblich vergrößert werden. Mit SESAM-Spiegeln lassen sich besonders einfache, selbst startende Puls-Laser aufbauen. Sie können kurze Lichtblitze von etwa einer Billiardstel Sekunde Dauer (Fachwort: Pikosekunde) und etwa 1 GigaWatt Leistung aussenden. Laser mit solchen Eigenschaften werden immer wichtiger: In der Chemie und Biologie lassen sich damit superschnelle Vorgänge beobachten, sie verbessern die Kommunikationstechnik, man kann mit ihnen Entfernungen messen, äußerst präzise Materialen bearbeiten oder sichtbares Licht für Leuchtanzeigen erzeugen.

Ein Laser besteht aus einem aktiven Lasermaterial, dem von außen Energie meist in Form von Licht zugeführt wird. Oft ist dieses Material ein Kristall - ein Festkörper, wie die Physiker sagen - doch gibt es auch eine Fülle anderer Lasermaterialien, von Gasen über Flüssigkeiten bis zu Halbleitern. Die eingestrahlte Lichtenergie regt das aktive Lasermaterial zum Leuchten an. Dieses Laserlicht wandert zwischen zwei Spiegeln am vorderen und hinteren Ende des Lasermaterials hin und her und regt dabei die Atome an, weiteres Licht auszusenden: Eine gegenseitige lawinenartige Lichtverstärkung setzt ein. Damit das Licht aus dem Laser austreten kann, ist einer der Spiegel teildurchlässig, während der andere, der 100-Prozent-Spiegel, das gesamte auf ihn treffende Licht zurückwirft. Wird dieser Spiegel durch einen SESAM ersetzt, strahlt der Laser nicht fortlaufend, sondern sendet kurze Lichtpulse hoher Leistung in einer regelmäßigen Folge aus.

"So ist ein SESAM-Spiegel im Prinzip aufgebaut: Mehr als 50 solcher hauchdünnen Halbleiterschichten, die das Licht unterschiedlich stark brechen, liegen übereinander. Das Geheimnis liegt aber in einer weiteren Schicht, der Absorberschicht."

Der Trick dabei: Der SESAM-Spiegel besitzt mehr als 50 übereinander angeordnete Schichten, die abwechselnd aus den Halbleitern Aluminiumarsenid (AlAs) und Galliumarsenid (GaAs) bestehen, sowie eine weitere Schicht aus Indiumgalliumarsenid (InGaAs), die einen Teil des Lichts absorbiert (verschluckt). Jede dieser Schichten ist nur etwa den dreizehntausendsten Teil eines Millimeters dick - ein Haar ist rund 1000mal dicker. Dabei ist die Schichtdicke genau auf den jeweiligen Laser abgestimmt: Sie beträgt exakt ein Viertel der Wellenlänge im Halbleitermaterial. Dieser Spiegel ersetzt den bisherigen 100-Prozent-Spiegel. Die einzelnen Schichten werden mit einem Verfahren aufgebracht, das sich Molekularstrahl-Epitaxie nennt. Auf diese Weise lassen sich Laserspiegel nach Maß herstellen.

"SESAM-Spiegel: Die hier als "Bragg-mirror" bezeichnete Schicht (blau) entspricht den mehr als 50 Halbleiterschichten. Die rote Schicht ist die Absorberschicht aus InGaAs. Sie verschluckt einen kleinen Teil des Lichts an der Vorderseite einer Welle."

AlAs und GaAs brechen das Licht unterschiedlich stark. An jeder der Grenzen zwischen den Schichten wird das Licht zurückgeworfen. Die zurückgeworfenen Lichtwellen überlagern sich dabei, so dass der Wellenberg höher wird - das Licht wird intensiver. Entscheidend ist aber die Absorberschicht aus InGaAs. Sie bewirkt, dass ein kleiner Teil des Lichts an der Vorderseite einer Welle verschluckt wird, also etwas Energie im Spiegel "hängen" bleibt. Dies geschieht so lange, bis die Absorberschicht gesättigt ist. Mit anderen Worten: Je mehr die Lichtintensität steigt, desto weniger Licht wird absorbiert.

Der Vorteil des SESAM-Spiegels liegt darin, dass ein wildes sich-Aufschwingen der Wellenberge verhindert wird. Dadurch arbeitet der Laser stabil, die einzelnen Laserpulse sind zeitlich geordnet, die gesamte Energie wandert in einen kurzen Puls.

Mittlerweile vermarktet Prof. Richter seine Spiegel in einer eigenen kleinen Firma - der Wolfgang Richter Optoelectronics in Weimar. Die Firma bietet SESAMs für Wellenlängen zwischen 870 und 1100 Nanometer an, wobei die Genauigkeit besser als ein Prozent ist. Im gesättigten Zustand liegt ihre Reflexion bei über 99,7 Prozent, die sättigbare Absorption zwischen 0,6 und 6 Prozent. Die Spiegel sind in der Regel 5 x 5 Millimeter groß, doch sind auch andere Größen möglich.

Weitere Informationen: Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Festkörperphysik/AG Physik dünner Schichten, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena, Prof. Dr. Wolfgang Richter, Tel. 0 36 41 / 94 74 40, Fax 036 41 / 94 74 42, E-Mail: richter@pinet.uni-jena.de oder vom 15. bis 20. April 2002 auf der Hannover Messe, Halle 18, 1. Obergeschoss, auf dem Stand O 15, "Forschungsland Thüringen". Noch mehr Fragen beantworten Ihnen die Internetseiten der Arbeitsgruppe Physik dünner Schichten  oder die Seiten der Firma Wolfgang Richter Optoelectronics 

Hubert J. Gieß | idw
Weitere Informationen:
http://www.physik.uni-jena.de/~layer/
http://www.wroe.de/

Weitere Berichte zu: SESAM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien
24.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI

nachricht MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin
24.02.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie