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 Umweltfreundliche Alternative zum verbotenen Hartverchromen mit Chrom(VI)
10.08.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Automatisierte Lackierung von Einzelstücken
01.08.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie