Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ungebremste Lichtblitze: Eine neuartige Faser leitet ultrakurze Lichtimpulse mit höchster Präzision weiter

14.10.2008
Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) haben eine neuartige optische Faser entwickelt, die mit noch nie dagewesener Präzision ultrakurze Lichtimpulse weiterleiten kann.

Die Forscher übertrugen Lichtpulse einer Dauer von 13 fs (1 Femtosekunde = 1 fs = 1 Milliardstel einer Millionstel Sekunde) über eine Länge von einem Meter, wobei sich die Dauer der Impulse nur etwa verdoppelte.

„Keine andere Fasertechnologie kann das momentan leisten“, sagt Dr. Günter Steinmeyer. In den Experimenten der Forscher dehnten andere, ähnlich gebaute Fasern den gleichen Impuls dagegen auf fast 50-fache Dauer aus.

Die neuen Fasern könnten beispielsweise in der Medizin zur Anwendung kommen, um Femtosekundenimpulse flexibel zum Patienten zu übertragen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in der aktuellen Online-Ausgabe von Nature Photonics (doi:10.1038/nphoton.2008.203).

Die Faser aus dem MBI besteht aus vielen einzelnen Glasröhrchen und führt das Licht auf einem Durchmesser, der etwa der Hälfte der Dicke eines menschlichen Haares entspricht. Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Hohlfasern, wo alle Röhrchen gleich groß sind, ändert sich in der neuen Faser der Durchmesser der Röhrchen von außen nach innen. Man kann sich das vorstellen wie Strohhalme, die mit den Seiten aneinander geklebt werden, immer einer neben den nächsten. Fügt man den ersten und den letzten Halm aneinander, entsteht aus diesen Röhrchen selbst wieder ein Rohr.

Dasselbe Gebilde stellt man noch einmal her, jetzt aber mit Strohhalmen, die einen geringeren Durchmesser haben. Die MBI-Forscher haben quasi fünf solcher Rohre aus Röhrchen ineinander geschachtelt. Die Forscher nennen diese Struktur „gechirpt“ und verwenden für ihre neue Faser die Abkürzung CPCF (chirped photonic crystal fibre). Der Begriff Chirp kommt aus dem Englischen und bedeutet „Zwitschern“.

In der Optik wird er immer dann verwendet, wenn innerhalb einer periodischen Struktur die Periode langsam und systematisch in eine Richtung verändert wird, so wie hier der Durchmesser der Röhrchen. Senden die Forscher nun ultrakurze Lichtimpulse durch die Faser, führt diese besondere Struktur dazu, dass störende Resonanzen der Röhrchen sich über verschiedene Wellenlängen verteilen, also weit weniger störend wirken, als wenn alle Röhrchen den gleichen Durchmesser haben. Hergestellt haben die Faser Wissenschaftler der Universität Saratow in Russland.

Eine spezielle medizinische Anwendung sehen die Forscher in der photodynamischen Therapie. Hier werden in Tumorzellen lichtempfindliche Stoffe angereichert, die bei Bestrahlung toxische Substanzen erzeugen, die den Tumor dann selektiv zerstören. Durch Einsatz ultrakurzer Impulse ließe sich diese Therapie noch nebenwirkunsgärmer gestalten, da eine effiziente Absorption nur im unmittelbaren Fokusbereich erfolgt; unmittelbar darüber- oder darunterliegende Gewebeschichten bleiben praktisch ohne jedwede Wechselwirkung. Bisher fehlte jedoch eine Faser, mit welcher man solche Impulse flexibel und verzerrungsfrei endoskopisch zum Patienten leiten kann. Auch für diagnostische Zwecke in Biologie und Medizin könnte sich die gechirpte Faserstruktur eignen, etwa für die Zweiphotonenmikroskopie, welche eine dreidimensionale Auflösung kleinster biologischer Strukturen bei effektiver Streulichtunterdrückung ermöglicht.

Ansprechpartner:
Dr. Günter Steinmeyer,
Max-Born-Institut,
Email steinmey@mbi-berlin.de

Christine Vollgraf | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de
http://www.fv-berlin.de/pm_archiv/2008/Fotos/faser.tif

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Raumschrott im Fokus
22.05.2018 | Universität Bern

nachricht Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.
18.05.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

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: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

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

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

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