Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Max-Born-Institut: kürzester Lichtimpuls mit Molekülschwingungen erzeugt

31.05.2001


Femtosekunden-Applikationslabor des Max-Born-Instituts (MBI). Experimenteller Aufbau zur Erzeugung der bisher schnellsten "Lichtblitze" von 3,8 fs Dauer mit einem Titan-Saphir-Kurzpulslaser. Im Bild die Physiker Dr. Georg Korn (rechts) und Dr. Nikolai Zhavoronkov, Foto: MBI/Ralf Günther



Der Impuls liegt unter 4 Femtosekunden / Anregung mit einem Titan-Saphir-Kurzpulslaser / Dr. Georg Korn: "Jetzt können ultraschnelle Phänomene mit bisher unbekannter Zeitauflösung untersucht werden"



Den weltweit kürzesten Lichtimpuls mit einer Dauer von 3,8 Femtosekunden (fs) haben Forscher des Berliner Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) erzeugt. Das teilten sie kürzlich auf der CLEO 2001 (Conference on Lasers and Electro-Optics) in Baltimore, USA, in einem Postdeadline-Beitrag mit. Danach gelang ihnen dieser Weltrekord durch Manipulation der Eigenschaften von Licht bei Wechselwirkung mit schwingenden Gasmolekülen. Zur Anregung nutzen sie einen Titan-Saphir-Laser.

Femtosekunden-Technologie zielt darauf ab, superschnelle Prozesse in Natur und Technik durch optische Verfahren zu erfassen, zu analysieren und zu steuern. Dabei wird Licht je nach Einsatzgebiet als universelle Sonde, als Werkzeug und als hoch effizienter Informationsträger eingesetzt.
Anwendungen zeichnen sich in der Mess- und Prozesstechnik, der Kommunikationstechnologie, der Medizin und Biotechnologie sowie in der Umwelttechnik und Materialentwicklung ab.

Eine Femtosekunde (fs = 10-15 sec) ist der milliardste Teil einer millionstel Sekunde - eine Größenordnung, die sich gewöhnlicher Vorstellung verschließt. Zum Vergleich: In einer Sekunde umrundet ein ausgesandtes Lichtsignal ca. sieben Mal die Erde; in einer Femtosekunde durchquert dasselbe Signal nur den Bruchteil einer Haaresbreite. Setzt man eine Femtosekunde zu einer "normalen" Sekunde in Beziehung, so entspricht das dem Verhältnis von einer Sekunde zu 32 Millionen Jahren.

Die Spitzenleistung gelang der MBI-Gruppe mit einem von ihr entwickelten neuen Verfahren zur Manipulation der Phase von Lichtimpulsen. Bisherige Verfahren basieren auf der so genannten nichtlinearen Selbsteinwirkung (Selbstphasenmodulation) des Lichtimpulses. Dieser Prozess erzeugt zusätzliche Frequenzkomponenten, die dann durch Kompression zu einem kürzeren Impuls quasi zusammengepresst werden. Dieser Prozess ist aber nicht so gut kontrollierbar.


Bei ihrem neuen Verfahren nutzen die MBI-Physiker die molekularen Schwingungen in einer Gassäule. Moleküle schwingen im Bereich unter 100 fs und sind damit als sehr schnelle Lichtmodulatoren einsetzbar. Das MBI-Team regt die schwingenden Gasmoleküle mit einem ersten starken Laserpuls, ähnlich einem Hammerschlag, an. Dann wird ein zweiter Puls durch das Gas geschickt, wobei sich seine Phase durch die bereits schwingenden Moleküle verändert und wieder neue Frequenzkomponenten entstehen. "Es ist eine kleine Variation des zeitlichen Abstands zwischen dem ersten und zweiten Puls, mit der wir die Phase des Lichtes in den richtigen Zustand bringen, so dass sich die Kompression dann leichter durchführen lässt", erklärt Projektleiter Dr. Georg Korn. Dieser Trick bietet einen weiteren Vorteil: der Prozess ist dann wesentlich besser zu kontrollieren.

Die experimentellen Arbeiten zur Entwicklung und Anwendung von Femtosekundenlasern verlangen hohes experimentelles Geschick und viel Erfahrung. "Ich hatte das große Glück, Dr. Nikolai Zhavoronkov als einen erfahrenen Laserphysiker an meiner Seite zu haben, der sich in der monatelangen Vorbereitung des Experiments engagiert hat", bemerkt Dr. Korn. Seine Arbeitsgruppe gehört zum Bereich "Cluster und Grenzflächen" (Leitung Prof. Dr. Ingolf Hertel) des Max-Born-Instituts.

Im MBI werden ultraschnelle Laser zur Aufklärung von chemischen Elementarprozessen eingesetzt, die u.a. für die Materialforschung und die Katalyse von Bedeutung sind. Die extrem kurzen Pulse können jetzt zur Untersuchung von ultraschnellen dynamischen Phänomenen mit einer bisher unbekannten Zeitauflösung herangezogen werden.
Das Max-Born-Institut verfügt gegenwärtig über 7 ultraschnelle Lasersysteme. Im Femtosekunden-Applikationslabor werden diese Anlagen auch von Wissenschaftlern des In- und Auslands und aus der Industrie vielfältig genutzt. Dabei ist die finanzielle Unterstützung im Rahmen von Förderprogrammen der Europäischen Union eine wichtige Hilfe.

Ansprechpartner im MBI: Dr. Georg Korn, Tel.: 030 / 6392 1277, e-mail: korn@mbi-berlin.de

Joachim Moerke | idw
Weitere Informationen:
http://www.mbi-berlin.de/

Weitere Berichte zu: Femtosekunde Lichtimpuls MBI Max-Born-Institut Prozess

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Metallisches Fused Filament Fabrication - Neues Verfahren zum metallischen 3D-Druck
12.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

nachricht Mit dem Laser durchs Gestein: Verfahren für Bohrungen in großer Tiefe senkt Kosten der Geothermie
11.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz