Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Internationales Patent auf Terahertz-Laser und Verstärker angemeldet

27.03.2006


Neues Verfahren für Entwicklung kommerziell einsetzbarer Geräte - Anwendungsgebiete reichen von DNA-Analyse und Medizin über Umweltanalytik, Spektroskopie in Physik und Chemie bis hin zur drahtlosen Kommunikation und Astronomie


Längst sind Laser allgegegenwärtig: In Mess- und Fertigungstechnik werden sie ebenso angewandt wie in Informationstechnologie und Medizin und in praktisch allen Naturwissenschaften. Laser aber, die im Terahertz-Bereich strahlen - Licht also mit einer Frequenz von Billionen Hertz aussenden -, sind bislang nur als Prototypen verfügbar, die trotz weltweiter intensiver Forschung unter anderem darunter leiden, dass sie apparativ sehr aufwändig sind, viel Energie verbrauchen oder sich nur unzureichend steuern lassen.

Gleichzeitig aber werden viele Hoffnungen mit ihnen verknüpft: Terahertz-Laser könnten sich zum Beispiel für bildgebende Verfahren in der Medizin, die den Körper nicht durch Strahlen belasten, und für die schnelle Datenübertragung eignen, aber auch für die Untersuchung der Erdatmosphäre und die Astronomie. Sicherheitssysteme an Flughäfen dürften davon ebenso profitieren wie die physikalische Grundlagenforschung, wenn es beispielsweise darum geht, Quantenzustände in Halbleitern zu manipulieren.


Nun hat die Philipps-Universität Marburg ein Verfahren für die Entwicklung von Terahertz-Lasern und optischen Verstärkersystemen zum internationalen Patent angemeldet, das es erlaubt, solche Laser für kommerzielle Zwecke zu bauen. Es zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die entstehenden Geräte nur wenig Energie benötigen und sich auf einfache Weise steuern lassen. "Es sollte nun möglich sein", so der Marburger Physiker Professor Dr. Stephan W. Koch, der das Verfahren gemeinsam mit seinem Kollegen Professor Dr. Mackillo Kira erarbeitete, "durch die Wahl geeigneter Halbleitersysteme Verstärker beziehungsweise Laser für einen beträchtlichen Teil des Terahertz-Spektralbereichs zu entwickeln."

Das Prinzip des Verfahrens basiert auf der Erkenntnis, dass sich Halbleiter optisch so anregen lassen, dass es zu einer Besetzungsinversion zwischen exzitonischen Zuständen kommt. Als exzitonische Zustände werden dabei (negativ geladene) Elektronen in Halbleitern bezeichnet, die eine Bindung mit positiv geladenen "Löchern" eingegangen sind. Diese Exzitonen wiederum können verschiedene energetische Zustände einnehmen. Während sich normalerweise mehr Exzitonen auf niedrigen Energienieveaus als auf hohen Energieniveaus befinden, ist dies im Fall der "Besetzungsinversion" genau umgekehrt. In dem Moment nun, in dem die optische Anregung endet, fallen viele Exzitonen von hohen Energieniveaus auf niedrigere Niveaus herunter, nehmen also wieder ihren "Normalzustand" ein. Dabei senden sie Strahlung aus - in diesem Fall Terahertz-Strahlung.

Die theoretischen Grundlagen für ihre Arbeit haben die Physiker unter anderem in einer Arbeit gelegt, die bereits im vergangenen Jahr unter dem Titel "Photoluminescence and Terahertz Emission from Femtosecond Laser-Induced Plasma Channels" im Wissenschaftsjournal Physical Review Letters erschien (PRL 94, 115004 (2005)). Hierzu hatte die Philipps-Universität am 4. Juni 2005 eine Pressemitteilung veröffentlicht, die unter http://web.uni-marburg.de/zv/news/presse/2005_04_06_KochStrings.html nachzulesen ist.

Die Vermarktung des neuen Patents hat nun die TransMIT GmbH übernommen, die bereits bei der Patentierung Unterstützung leistete. Als Patentverwertungsagentur der mittelhessischen Hochschulen betreut die TransMIT, zu deren Mitgründern die Philipps-Universität Marburg gehört, Wissenschaftler der Universitäten Marburg und Gießen sowie der Fachhochschule Gießen-Friedberg.

Weitere Informationen

Professor Dr. Stephan W. Koch: Philipps-Universität Marburg, Fachbereich
Physik / Wissenschaftliches Zentrum für Materialwissenschaften, Renthof 5, 35032 Marburg
Tel.: (06421) 28 21336, E-Mail: stephan.w.koch@physik.uni-marburg.de

Professor Dr. Mackillo Kira: Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Physik / Wissenschaftliches Zentrum für Materialwissenschaften, Renthof 5, 35032 Marburg
Tel.: (06421) 28 24222, E-Mail: mackillo.kira@physik.uni-marburg.de

Dr. Peter Stumpf: TransMIT GmbH, Kerkrader Straße 3, 35394 Gießen
Tel.: (0641) 94364-12, E-Mail: stumpf@transmit.de

Internationale Veröffentlichungsnummer des Patents: WO 2006/010363 A2

Thilo Körkel | idw
Weitere Informationen:
http://web.uni-marburg.de/zv/news/presse/2005_04_06_KochStrings.html
http://www.uni-marburg.de

Weitere Berichte zu: Halbleiter Laser Physik Terahertz-Laser TransMIT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht
21.09.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht NOEMA: Halbzeit für das im Bau befindliche Superteleskop
20.09.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

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

Tiefseebergbau: Forschung zu Risiken und ökologischen Folgen geht weiter

21.09.2018 | Geowissenschaften

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

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