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 Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften