Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Handlicher XUV-Laser macht Teilchenbeschleunigern Konkurrenz

01.11.2016

Physiker der Universität Jena entwickeln leistungsstarken XUV-Laser in Laborgröße

Was passiert im Inneren von Atomen und Molekülen, wenn sie eine chemische Bindung eingehen? Wie sieht es aus, wenn Licht mit optischen Nanomaterialien interagiert? Wollen Forscher chemische Reaktionen in Echtzeit verfolgen oder die Bewegung von Ladungsträgern beobachten, nutzen sie heute intensive Extrem-Ultraviolette (XUV) Strahlung. Doch die stammt nicht aus einer gewöhnlichen Gasentladungslampe.


Physik-Doktorand Robert Klas von der Uni Jena. Er und seine Kollegen stellen in einer aktuellen Publikation einen Versuchsaufbau vor, mit dem sich ultrakurze Röntgenpulse erzeugen lassen.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

„Für solche Anwendungen braucht es kohärentes, extrem kurz gepulstes XUV-Licht“, betont Prof. Dr. Jens Limpert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Erzeugt werden solche XUV-Pulse zumeist in riesigen Teilchenbeschleunigern, etwa dem XFEL in Hamburg, dessen 3,4 Kilometer lange unterirdische Anlage gerade erst in Betrieb genommen wurde oder in Ringbeschleunigern, sogenannten Synchrotrons, mit mehreren hundert Metern Durchmesser.

Doch der Zugang für Forscher zu diesen leistungsstarken Großanlagen ist begrenzt und nicht alle wissenschaftlichen Fragestellungen lassen sich damit hinreichend untersuchen, was die Entwicklung von vergleichsweise „handlichen“ Lasersystemen motiviert. In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Optica“ stellen Jenaer Physiker einen Versuchsaufbau vor, mit dem sich ultrakurze, intensive XUV-Pulse in praktisch jedem Optik-Labor produzieren lassen (DOI: 10.1364/OPTICA.3.001167).

Diese Publikation zeigt, wie sich XUV-Pulse mit deutlich höherer Effizienz erzeugen lassen, als das bislang mit Systemen dieser Größenordnung möglich war. Dazu werden Laserpulse in einen doppelbrechenden Kristall fokussiert, wobei die Frequenz des ursprünglich infraroten Lichts verdoppelt wird. Das Ergebnis sind Laserpulse im grünen Wellenlängenbereich. Diese werden in einem zweiten Schritt der sogenannten kaskadierten Frequenzkonversion erneut fokussiert, woraus noch höherfrequente Pulse im XUV resultieren.

Auf diese Weise entstehen spektral schmalbandige und kohärente XUV-Pulse mit einer Leistung im Milliwatt-Bereich. Ihre Wellenlänge beträgt nur noch 57 Nanometer. „Übliche Systeme kommen lediglich auf ein Hundertstel dieser Leistung, während unsere Faserlaser basierten Systeme typischerweise ca. 100 µW Durchschnittsleistung liefern – diese neuartige Methode ist nun nochmals eine Größenordnung besser“, betont Doktorand Robert Klas, der die neuartige Quelle gemeinsam mit seinen Kollegen im Labor realisiert hat.

Dank dieser Technik seien die XUV-Quellen nun auch für praktische Anwendungen einsetzbar, welche in der Helmholtz-Nachwuchsgruppe von Dr. Jan Rothhardt verfolgt werden – etwa für neue bildgebende Verfahren um dreidimensionale Strukturen mit einer Auflösung von wenigen 10 Nanometern sichtbar zu machen und so völlig neue Einblicke in die Nanowelt zu ermöglichen.

Original-Publikation:
R. Klas et al. Table-top milliwatt-class extreme ultraviolet high harmonic light source, Optica 3, 1167-1170 (2016), DOI: 10.1364/OPTICA.3.001167

Kontakt:
Prof. Dr. Jens Limpert
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 947643, 03641 / 947811
E-Mail: jens.limpert[at]uni-jena.de

Dr. Jan Rothhardt
Helmholtz-Institut Jena
Fröbelstieg 3, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947818
E-Mail: j.rothhardt[at]gsi.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp
18.10.2019 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

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: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

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

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

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