Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Immer im richtigen Takt: Ultrakurze Lichtblitze unter optischer Kontrolle

15.10.2019

Ultrakurze Laser-Lichtblitze ermöglichen Materialanalysen und medizinische Eingriffe von hoher Präzision. Physiker der Universität Bayreuth und der Universität Göttingen haben nun eine neue Methode entdeckt, wie sich winzige zeitliche Abstände zwischen Laserblitzen sehr schnell und exakt verändern lassen. Per Knopfdruck können die Abstände je nach Bedarf erhöht oder verringert werden. Die potenziellen Anwendungen reichen von der Laserspektroskopie über die Mikroskopie bis hin zur Materialbearbeitung. In der Fachzeitschrift Nature Photonics stellen die Forscher ihre neuen Erkenntnisse vor.

Laser-Lichtblitze haben längst ihren Weg aus den Forschungslaboren in die industrielle Fertigung und in medizinische Therapien gefunden. Bei diesen Anwendungen ist es oft entscheidend, dass die Blitze – sie werden auch als optische Solitonen bezeichnet – in bestimmten Abständen aufeinander folgen.


Lichtpulse können sich in Ultrakurzpuls-Lasern zu Paaren zusammenschließen. Durch gezielte Änderungen der Pumpleistung (grüner Strahl) lassen sich die Pulsabstände (rot) exakt verändern.

Bild: UBT

Mittels einer speziellen Hochgeschwindigkeits-Messtechnik konnten die Forscher jetzt zeigen, wie sich ein in der Forschung weitverbreiteter Kurzpulslaser dazu bringen lässt, automatisch Paare aus Lichtpulsen mit dem jeweils gewünschten Abstand zu erzeugen. Kleine, durch elektrische Signale ausgelöste Störungen im grünen „Pumpstrahl“, der die Laserpulse erzeugt, reichen dafür aus.

Der Kern des neuen Verfahrens ist die gezielte Beeinflussung von Solitonen. Hierbei handelt es sich um Pakete von Lichtwellen, die in ultrakurzen Laserblitzen paarweise gebündelt auftreten können.

„Die Resonanzanregung und die kurze Störung von Solitonen-Paaren lösen Effekte aus, die genutzt werden können, um ultrakurze Laserpulse gezielt zu kontrollieren. Hier eröffnet sich ein spannendes neues Forschungsfeld mit einer noch unabsehbaren Spanne an Anwendungsmöglichkeiten“, sagt Prof. Dr. Georg Herink aus Bayreuth, korrespondierender Autor der neuen Studie.

„Bei der richtigen Frequenz genügt eine winzige äußere Modulation des Lasers, und ultrakurze Laserpulse geraten in eine gegenseitige resonante Schwingung. Ähnliche Phänomene kennen wir von Wassermolekülen in der Mikrowelle“, ergänzt Erstautor Felix Kurtz aus Göttingen.

Die jetzt veröffentlichten Erkenntnisse zeigen: Ultrakurzpuls-Laser werden auch in Zukunft nicht nur ein Werkzeug, sondern zugleich ein faszinierendes Objekt der Forschung bleiben.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Georg Herink
Experimentalphysik VIII
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-3161
E-Mail: georg.herink@uni-bayreuth.de

Originalpublikation:

F. Kurtz, C. Ropers, G. Herink: Resonant excitation and all-optical switching of femtosecond soliton molecules. Nature Photonics (2019), DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41566-019-0530-3

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de/
https://www.uni-bayreuth.de/de/universitaet/presse/pressemitteilungen/2019/127-Lichtblitze-unter-Kontrolle/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Faserverstärkte Verbundstoffe schnell und präzise durchleuchten
13.11.2019 | Paul Scherrer Institut (PSI)

nachricht Die Selbstorganisation weicher Materie im Detail verstehen
12.11.2019 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: New Pitt research finds carbon nanotubes show a love/hate relationship with water

Carbon nanotubes (CNTs) are valuable for a wide variety of applications. Made of graphene sheets rolled into tubes 10,000 times smaller than a human hair, CNTs have an exceptional strength-to-mass ratio and excellent thermal and electrical properties. These features make them ideal for a range of applications, including supercapacitors, interconnects, adhesives, particle trapping and structural color.

New research reveals even more potential for CNTs: as a coating, they can both repel and hold water in place, a useful property for applications like printing,...

Im Focus: Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

Magnetische Nanostrukturen maßgeschneidert herzustellen und nanomagnetische Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen, daran arbeiten Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der Universität Glasgow. Zum Einsatz kommt ein spezielles Mikroskop am Ionenstrahlzentrum des HZDR, dessen hauchdünner Strahl aus schnellen geladenen Atomen (Ionen) periodisch angeordnete und stabile Nanomagnete in einem Probenmaterial erzeugen kann. Es dient aber auch dazu, die magnetischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu optimieren.

„Materialien im Nanometerbereich magnetisch zu tunen birgt ein großes Potenzial für die Herstellung modernster elektronischer Bauteile. Für unsere magnetischen...

Im Focus: Magnets for the second dimension

If you've ever tried to put several really strong, small cube magnets right next to each other on a magnetic board, you'll know that you just can't do it. What happens is that the magnets always arrange themselves in a column sticking out vertically from the magnetic board. Moreover, it's almost impossible to join several rows of these magnets together to form a flat surface. That's because magnets are dipolar. Equal poles repel each other, with the north pole of one magnet always attaching itself to the south pole of another and vice versa. This explains why they form a column with all the magnets aligned the same way.

Now, scientists at ETH Zurich have managed to create magnetic building blocks in the shape of cubes that - for the first time ever - can be joined together to...

Im Focus: A new quantum data classification protocol brings us nearer to a future 'quantum internet'

The algorithm represents a first step in the automated learning of quantum information networks

Quantum-based communication and computation technologies promise unprecedented applications, such as unconditionally secure communications, ultra-precise...

Im Focus: REANIMA - für ein neues Paradigma der Herzregeneration

Endogene Mechanismen der Geweberegeneration sind ein innovativer Forschungsansatz, um Herzmuskelschäden zu begegnen. Ihnen widmet sich das internationale REANIMA-Projekt, an dem zwölf europäische Forschungszentren beteiligt sind. Das am CNIC (Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares) in Madrid koordinierte Projekt startet im Januar 2020 und wird von der Europäischen Kommission mit 8 Millionen Euro über fünf Jahre gefördert.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen weltweit die meisten Todesfälle. Herzinsuffizienz ist geradezu eine Epidemie, die neben der persönlichen Belastung mit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Mediation – Konflikte konstruktiv lösen

12.11.2019 | Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

Weniger Lärm in Innenstädten durch neue Gebäudekonzepte

08.11.2019 | Veranstaltungen

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

Effiziente Motorenproduktion mit der neuesten Generation des LZH IBK

13.11.2019 | Maschinenbau

KI-gesteuerte Klassifizierung einzelner Blutzellen: Neue Methode unterstützt Ärzte bei der Leukämiediagnostik

13.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Faserverstärkte Verbundstoffe schnell und präzise durchleuchten

13.11.2019 | Physik Astronomie

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