Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DLR und PDI entwickeln gemeinsam ein Terahertz-Lasersystem für unterwegs

28.05.2010
Berliner Planetenwissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Halbleiterspezialisten des Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI) haben gemeinsam ein leichtes Lasersystem für Terahertz-Strahlung entwickelt.

Es ist so kompakt, dass es auch in einem Forschungsflugzeug zur Messung von Weltraumstrahlung zum Einsatz kommen kann.

Um den Kosmos zu erforschen, bedienen sich Wissenschaftler modernster spektroskopischer Verfahren. Sie können damit kleinste Teilchen und Moleküle im All identifizieren und so Aussagen über die Entstehung und das Vergehen von Sternen und Planeten treffen. Viele dieser Moleküle senden Strahlung im Terahertzbereich aus, das ist der Frequenzbereich zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung, also zwischen 0,3 und 10 Terahertz. Insbesondere höhere Frequenzen, etwa die von 4,7 Terahertz, interessieren die Forscher, da hier einzigartige Informationen gewonnen werden können. „Diese Frequenzen können nicht vom Erdboden aus gemessen werden, da die Atmosphäre sie absorbiert. Daher müssen wir mit einem Astronomieflugzeug aufsteigen“, sagt Prof. Heinz-Wilhelm Hübers vom DLR-Institut für Planetenforschung. Die DLR-Wissenschaftler haben deshalb gemeinsam mit Forschern des PDI ein kompaktes Lasersystem entwickelt, welches Frequenzen im oberen Terahertzbereich aussendet und als Lokaloszillator für einen mobilen Heterodynempfänger dienen soll.

Herzstück des Systems ist ein nur wenige Millimeter großer Quantenkaskadenlaser aus dem PDI, der eine besonders niedrige Betriebsspannung und eine geringe Schwellstromdichte aufweist, so dass die verwendete elektrische Leistung vergleichbar klein ist. Dies ist wichtig, weil die Quantenkaskadenlaser beim Betrieb warm werden. „Ziel ist es, solche Lasersysteme bei Temperaturen oberhalb von flüssigem Stickstoff, also 77 Kelvin, im Dauerstrichbetrieb zu betreiben“, sagt Prof. Holger Grahn vom PDI. In dem kompakten Terahertz-Lasersystem kann der Quantenkaskadenlaser bei Temperaturen zwischen 35 und 80 Kelvin mit einem mechanischen Kühler betrieben werden. „Dies ist eine wesentliche Voraussetzung, um das System im Flugzeug mitzunehmen“, erläutert Hübers. Denn bislang müssen ähnliche Laser mit flüssigem Helium also auf vier Kelvin gekühlt werden, oder sie benötigen große Kühlmaschinen, die einen hohen Energieverbrauch haben. Solche Systeme sind für den Einsatz im Flugzeug nicht geeignet. Dagegen hat das neue Lasersystem eine Leistungsaufnahme von nur 240 Watt und ist mit 15 Kilogramm ein Leichtgewicht unter den Terahertz-Lasersystemen. „Es ist uns gelungen, das System so zu optimieren, dass es mobil eingesetzt werden kann“, so Hübers. Auf der Basis des Prototypen soll jetzt ein Lasersystem für den Einsatz auf dem Astronomieflugzeug SOFIA entwickelt werden.

Aber auch für andere Anwendungen, etwa die Spektroskopie von Sprengstoffen an Flughäfen oder die Detektion von Umweltgiften, kommt das System nach Ansicht von Hübers in Frage. Die Forscher wollen es deshalb so weiterentwickeln, dass es für kommerzielle Anwendungen attraktiv ist.

Optics Express Vol. 18, Iss. 10, pp. 10177–10187 (2010)

Kontakt:
Prof. Heinz-Wilhelm Hübers, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Tel.: 030 67055596, Heinz-Wilhelm.Huebers@dlr.de

Prof. Holger Grahn, Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Tel.: 030-20377-318, htgrahn@pdi-berlin.de

Christine Vollgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht ALMA beginnt Beobachtung der Sonne
18.01.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Magnetische Kraft von einzelnen Antiprotonen mit höchster Genauigkeit bestimmt
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik