Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwingende Moleküle aus ultrakurzen Laserpulsen

12.04.2017

Wissenschaftler der Universität Göttingen filmen gebundene Lichtpakete in Echtzeit

Zwei Lichtstrahlen kreuzen sich typischerweise ohne großen Effekt. Klirrend aneinanderschlagende Laserschwerter gibt es also nur im Kino. Im Inneren eines Lasers allerdings können sich intensive Lichtpulse durchaus gegenseitig anziehen oder abstoßen.


Grafische Darstellung eines oszillierenden Laser-Pulspaares (gelb), im Hintergrund Messdaten aus dem Experiment.

Philipp Kloth, Universität Göttingen

Einem Forscherteam der Universität Göttingen und der University of California in Los Angeles ist es nun gelungen, das schnelle „Duell“ zweier Pulse in Echtzeit zu verfolgen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science erschienen.

Spezielle Lichtpulse, sogenannte Solitonen, können sich gegenseitig anziehen und sogar feste Bindungen eingehen. Solche Zustände, erstmals vor 30 Jahren vom Physiker Fedor Mitschke nachgewiesen, sind in mancher Hinsicht ähnlich zu chemischen Bindungen von Atomen. Sie werden daher auch „Solitonen-Moleküle“ genannt: Entweder verbinden sich einzelne Lichtpulse starr oder sie schwingen angeregt gegeneinander.

Auch in Ultrakurzpulslasern können gekoppelte Lichtpakete hin- und herlaufen, die einen zeitlichen Abstand von weniger als einer Billionstel Sekunde haben. Das Forscherteam unter Leitung von Prof. Dr. Claus Ropers vom IV. Physikalischen Institut der Universität Göttingen hat die Dynamik dieser Pulspaare nun mit einer speziellen Messmethode sichtbar gemacht.

„Schickt man die ultrakurzen Pulse durch eine kilometerlange Glasfaser, werden sie zeitlich um ein Vielfaches gestreckt“, so Ropers. „Dabei entsteht ein Interferenzmuster, das den extrem kurzen Pulsabstand messbar macht.“

„In Sekundenbruchteilen erfassen wir Millionen optische Spektren“, erklärt der Erstautor der Studie, Dr. Georg Herink. „Wir filmen dabei erstmals in Echtzeit die Bildung eines Solitonen-Moleküls und seine schnellen Schwingungen sowie Drehungen der Lichtphase.“

Die Dynamik resultiert aus dem empfindlichen Zusammenspiel einer Vielzahl linearer und nichtlinearer Effekte im Laserkristall. „Neben dem Gewinn für die Laserphysik sind die Ergebnisse übertragbar auf verschiedene andere komplexe Systeme, in denen es ebenfalls wechselwirkende Solitonen gibt“, ergänzt Ko-Autor Felix Kurtz.

Die Forscher sind zudem davon überzeugt, dass sich die Technologie der Echtzeit-Interferometrie zukünftig noch in vielen weiteren Bereichen der Optik und Photonik etablieren wird.

Originalveröffentlichung: Georg Herink et al. „Real-time spectral interferometry probes the internal dynamics of femtosecond soliton molecules”. Science 2017, Vol. 356, Issue 6333, S. 50-54, Doi: 10.1126/science.aal5326, http://science.sciencemag.org/content/356/6333/50/tab-pdf

Kontakt:
Prof. Dr. Claus Ropers und Dr. Georg Herink
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – IV. Physikalisches Institut
Telefon (0551) 39-4549 und -7693
E-Mail: claus.ropers@uni-goettingen.de und gherink@gwdg.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/91116.html

Weitere Informationen:

http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=5792
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/50/tab-pdf

Romas Bielke | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Graphen auf dem Weg zur Supraleitung
12.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie
09.11.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Im Focus: Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie

Den Datenverkehr noch schneller und abhörsicher machen: Darauf zielt ein neues Verbundprojekt ab, an dem Physiker der Uni Würzburg beteiligt sind. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit 14,8 Millionen Euro.

Je stärker die Digitalisierung voranschreitet, umso mehr gewinnen Datensicherheit und sichere Kommunikation an Bedeutung. Für diese Ziele ist die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

Profilierte Ausblicke auf die Mobilität von morgen

12.11.2018 | Veranstaltungen

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

MagicMoney: Offline bezahlen – mit deinem Smartphone

13.11.2018 | Wirtschaft Finanzen

5G sichert Zukunft von Industrie 4.0 – DFKI mit der SmartFactoryKL auf der SPS IPC Drives

13.11.2018 | Messenachrichten

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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