Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Halbleiter-Nanolaser: Geschwindigkeit am Limit

29.09.2014

Physiker der Uni Jena entwickeln mit Kollegen des Imperial College in London ultraschnelle Halbleiter-Nanolaser

Eintausend Milliarden Schaltvorgänge pro Sekunde – Auf diesen Spitzenwert bringen es die Halbleiter-Nanolaser, die Physiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena gemeinsam mit Fachkollegen des Imperial College in London entwickeln. Wie das Forscherteam in der aktuellen Ausgabe des Magazins „Nature Physics“ schreibt, verfügt es damit über die schnellsten Laser überhaupt (DOI: 10.1038/NPHYS3103).


Physik-Doktorand Robert Röder von der Uni Jena hat gemeinsam mit Fachkollegen aus Jena und London einen "Weltrekord" in Sachen Schaltgeschwindigkeit eines Lasers aufgestellt.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

Schnelligkeit, so erläutert Prof. Dr. Carsten Ronning von der Uni Jena, bedeute in diesem Fall die Geschwindigkeit des An- und Abschaltens des Lasers, und nicht die Dauer der Laserpulse. „Während die schnellsten Laser typischerweise einige Nanosekunden für einen Schaltvorgang brauchen, dauert eine Schaltung unserer Halbleiternanolaser weniger als eine Pikosekunde und ist damit tausend Mal kürzer“, so der Festkörperphysiker weiter.

Für ihre Nanolaser nutzen die Wissenschaftler winzige Drähte aus Zinkoxid. Diese haben mit wenigen hundert Nanometern gerade einmal ein Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares und sind nur etwa einige Mikrometer lang. Ihre Eigenschaften machen die Nanodrähte zum aktiven Lasermedium und zugleich zu Resonatoren.

„Licht wird an den Enden der Drähte, wie an einem Spiegel, reflektiert und verstärkt sich beim Durchlauf durch den Nanodraht“, sagt Robert Röder. Der Doktorand in Prof. Ronnings Team ist einer der Autoren der aktuellen Publikation.

Dass sich Nanodrähte prinzipiell als Laser eignen, ist für die Forscher nicht neu. Neu an der jetzt veröffentlichten Entwicklung ist jedoch die Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Lasers grundlegend modifizieren zu können. Dazu haben die Physiker die Nano-Halbleiter mit einer metallischen Schicht kombiniert, wobei zwischen beiden ein minimaler Zwischenraum von zehn Nanometern Breite bleibt. Darin wird das Lichtfeld eingeschnürt.

„Auf diese Weise wird die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie beschleunigt“, sagt Robert Röder. Dies sei nicht nur „Weltrekord“ was die Schaltgeschwindigkeit des Lasers betrifft. „Wir haben damit sehr wahrscheinlich auch die Maximalgeschwindigkeit erreicht, mit der ein solcher Halbleiter-Laser überhaupt geschaltet werden kann.“

Anwendungsmöglichkeiten für die ultraschnellen und Nanometer-kleinen Laser bieten sich vor allem als optische Transistoren und als Sensoren. „Mit solch kleinen Sensoren ließen sich beispielsweise einzelne Moleküle oder Keime in der medizinischen Diagnostik nachweisen“, macht Prof. Ronning deutlich.

Original-Publikation:
Sidiropoulos TPH et al. Ultrafast plamonic nanowire lasers near the surface plasmon frequency, NATURE Physics 2014 (DOI: 10.1038/NPHYS3103)

Kontakt (in Jena):
Prof. Dr. Carsten Ronning, Robert Röder
Institut für Festkörperphysik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Helmholtzweg 5, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947300, 03641 / 947318
E-Mail: carsten.ronning[at]uni-jena.de, robert.roeder[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.nano.uni-jena.de
http://www.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lasing am Limit
15.02.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Forschung für die LED-Tapete der Zukunft
15.02.2018 | Universität Bremen

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: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

Unternehmenssteuerung und Controlling im digitalen Zeitalter

19.02.2018 | Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schiffsverkehr stört Schweinswale bei der Nahrungssuche

19.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

KIT baut European Open Science Cloud mit auf

19.02.2018 | Informationstechnologie

Gefäßprothesen aus dem Bioreaktor

19.02.2018 | Medizintechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics