Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gefühl für Licht

13.01.2014
Ein Team vom Labor für Attosekundenphysik hat einen vereinfachten Detektor für die Bestimmung der Wellenform von Laserpulsen entwickelt.

Der perfekten Kontrolle über Lichtwellen ist ein Team vom Labor für Attosekundenphysik (LAP) einen Schritt näher gekommen.


Kurzpulslaser am Max-Planck-Institut für Quantenoptik emittieren Lichtblitze, die nur wenige Femtosekunden dauern. Ihre Wellenform kann man nun mit einem neuen Detektor aus Glas kontrollieren. (Foto: Thorsten Naeser)

Die Forscher vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ), der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und der TU München haben einen Detektor entwickelt, der ihnen detailliert verrät, wie die Schwingungen in einem nur wenige Femtosekunden dauernden Lichtpuls geformt sind.

Anders als bisherige Messgeräte besteht dieser Detektor aus Glas und misst elektrische Ströme zwischen zwei angebrachten Elektroden, die das elektrische Feld des Lichtpulses auslöst, sobald dieser in das Glas eindringt.

Über die Charakteristika des Stromflusses schließen die Forscher darauf, wie das Wellenbild des Lichtpulses aussehen muss. Kennt man seine Wellenform im Detail, ist man in der Lage, noch tausend Mal kürzere Attosekunden-Lichtblitze stabil zu erzeugen und mit ihnen den Mikrokosmos zu erforschen (Nature Photonics, DOI: 10.1038/nphoton. 2013.348, 12. Januar 2014).

Moderne Kurzpuls-Laser erzeugen Lichtpulse, die nur wenige Femtosekunden dauern (eine Femtosekunden ist ein Millionstel einer milliardstel Sekunde). Die Schwingungen ihrer eigentlichen Lichtwellen sind oft nur 2,5 Femtosekunden lang, d.h. sie schlagen gerade ein- oder zweimal kräftig nach oben oder nach unten aus. Vor und hinter diesen Ausschlägen gibt es nur kleine Schwingungsausläufer, die aber schnell verebben. In der Laserphysik ist es vor allem wichtig zu wissen, wie die starken Schwingungen in den Pulsen beschaffen sind. Damit kennt man ihre elektromagnetischen Felder und kann die Pulse gezielt in der Ultrakurzzeitphysik weiter verwenden.

Ein Team um Prof. Ferenc Krausz und den Doktoranden Tim Paasch-Colberg hat nun Glas verwendet um die Form der Lichtwellen in einem Femtosekundenpuls exakt zu bestimmen. In Experimenten der letzten Jahre haben die Forscher festgestellt, dass starke Laserpulse, die auf Glas auftreffen, messbare elektrische Ströme in dem Material erzeugen (Nature, 3. Januar 2013). Nun haben die Physiker festgestellt, dass die Fließrichtung dieser elektrischen Ströme von der Form der eingestrahlten Lichtwellen abhängt, wenn ein Femtosekunden-Laserpuls verwendet wird.

Für die Eichung ihres neuen Glasdetektors koppelten die Forscher ihr System mit einem herkömmlichen Messgerät für die Bestimmung von Licht-Wellenformen. Dieses „klassische“ Messinstrument misst im Vakuum, wie Elektronen aus Edelgasatomen herausgeschleudert werden, nachdem der Laserpuls diese getroffen hatte. Der Apparat funktioniert allerdings nur im Vakuum. Durch den Abgleich der in dem Glas induzierten Elektronenströme mit den Daten des herkömmlichen Messgeräts, können die Forscher nun das Glas als neuen Detektor für die Lichtwellen-Formen einsetzen. Das neue Messgerät vereinfacht die Ultrakurzzeitphysik enorm, denn man muss es nicht im Vakuum betreiben. Zudem ist seine Messtechnik und Handhabung sehr viel unkomplizierter als bisherige Methoden zur Bestimmung von Wellenformen.

Kennt man die Wellenform der Femtosekunden-Laserpulse, erzeugt man mit ihnen wiederum sehr stabil und reproduzierbar die noch tausend Mal kürzeren Attosekunden-Lichtblitze. Die Beschaffenheit der Attosekunden-Lichtblitze hängt also ab von der Wellenform der Femtosekunden-Laserpulse. Mit Attosekunden-Lichtblitzen kann man Elektronen in Atomen oder Molekülen „fotografieren“. Um gute „Bilder“ zu erhalten braucht man unterschiedliche Lichtblitze, je nachdem welche Materie man untersucht.

Verlässliche Beobachtungen des Mikrokosmos mit Hilfe individuell beschaffener Attosekunden-Lichtblitze könnten künftig einfacher zu bewerkstelligen sein, da nun ihre Quelle, also die Wellenform der Laserpulse, mit dem neuen Detektor aus Glas einfacher zu kontrollieren ist. Thorsten Naeser

Abbildung: Kurzpulslaser am Max-Planck-Institut für Quantenoptik emittieren Lichtblitze, die nur wenige Femtosekunden dauern. Ihre Wellenform kann man nun mit einem neuen Detektor aus Glas kontrollieren. (Foto: Thorsten Naeser)

Originalveröffentlichung:

Tim Paasch-Colberg, Agustin Schiffrin, Nicholas Karpowicz, Stanislav Kruchinin, Özge Saglam, Sabine Keiber, Olga Razskazovskaya, Sascha Mühlbrandt, Ali Alnaser, Matthias Kübel, Vadym Apalkov, Daniel Gerster, Joachim Reichert, Tibor Wittmann, Johannes V. Barth, Mark I. Stockman, Ralph Ernstorfer, Vladislav S. Yakovlev, Reinhard Kienberger und Ferenc Krausz
Solid-state light-phase detector
Nature Photonics, DOI:10.1038/nphoton.2013.348, 12. Januar 2014
Weitere Informationen erhalten Sie von:
Tim Paasch-Colberg
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Hans-Kopfermann-Straße 1, Garching
Telefon: +49 (0)89 / 32 905 -651
E-Mail: tim.paasch-colberg@mpq.mpg.de
Prof. Ferenc Krausz
Lehrstuhl für Experimentalphysik,
Ludwig-Maximilians-Universität München,
Labor für Attosekundenphysik
Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Telefon: +49 (0)89 / 32 905 -600 / Fax: -649
E-Mail: ferenc.krausz@mpq.mpg.de
Dr. Olivia Meyer-Streng
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Hans-Kopfermann-Straße 1, Garching
Telefon: +49 (0)89 / 32 905 -213
E-Mail: olivia.meyer-streng@mpq.mpg.de

Dr. Olivia Meyer-Streng | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.attoworld.de/
http://www.mpq.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung