Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blick in komplexe Lichtwellenformen

31.05.2017

Mit einer neuen Methode lässt sich erstmals erfassen, wie sich das elektrische Feld von schwacher Strahlung bewegt

Einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Giuseppe Sansone vom Physikalischen Institut der Universität Freiburg ist es erstmals gelungen, die komplexe Entwicklung des elektrischen Feldes von schwachen Lichtpulsen vollständig zu charakterisieren. Das Team hat seine Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ veröffentlicht.


Das elektrische Feld bewegt sich in komplexen Bahnkurven, während sich ein Lichtpuls ausbreitet.

Grafik: Giuseppe Sansone

Lichtpulse sind elektromagnetische Wellen. Ihre Eigenschaften wie etwa Schwingungsrichtung, Dauer und Intensität hängen davon ab, wie sich ihr elektrisches und ihr magnetisches Feld räumlich und zeitlich entwickeln.

Diese beiden Vektoren können in komplexen Bahnkurven verlaufen, während sich ein Lichtpuls ausbreitet – sie können sich zum Beispiel entlang eines Kreises drehen, eine Ellipse oder eine beliebige Mischkombination beschreiben. Die Bewegung erfolgt auf der Zeitskala von einigen Hundert Attosekunden, was viel schneller ist, als jedes herkömmliche elektronische oder optoelektronische Messgerät erfassen kann: Eine Attosekunde ist ein Milliardstel einer Milliardstel Sekunde.

Um dennoch beobachten zu können, wie sich das elektrische Feld bewegt, hat das Team eine Methode entwickelt, bei der so genannte Attosekunden-Laser zum Einsatz kommen. „Mit diesem neuartigen Werkzeug konnten wir Elektronen als Wellenpakete, die nur wenige Hundert Attosekunden dauern, erzeugen“, erklärt Sansone.

Während ihrer Bewegung sind Elektronen äußerst empfindlich gegenüber äußeren Störungen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben diese Eigenschaft ausgenutzt, um die Bahnkurven der Elektronen mit schwachen sichtbaren Lichtpulsen zu modifizieren. Daraufhin haben sie gemessen, wie sich diese Kurven verändert haben, und daraus die Intensität und die Richtung des elektrischen Feldes abgeleitet.

„Mit unserer Methode wird es in Zukunft möglich sein, eine vollständige Charakterisierung der elektronischen Bewegung in Festkörpern zu erhalten, indem man das von ihrer Oberfläche reflektierte, sichtbare Licht misst“, sagt Sansone.

Forscherinnen und Forscher der Universität Jena, des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg, der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig sowie des Politecnico in Mailand und des Istituto di Fotonica e Nanotecnologie in Padua/Italien haben wesentlich zu diesen Ergebnissen beigetragen.

Originalveröffentlichung:
P. A. Carpeggiani et al. (2017): Vectorial optical field reconstruction by attosecond spatial interferometry.
In: Nature Photonics. DOI 10.1038/nphoton.2017.73

Kontakt:
Prof. Dr. Giuseppe Sansone
Physikalisches Institut
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5738
E-Mail: giuseppe.sansone@physik.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2017/blick-in-komplexe-lichtwellenformen?set_l...

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern
15.09.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik