Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

20.06.2018

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer Dichte. In den Faserkern koppeln die Jenaer Forscher ultraschnelle Pulse polarisierten Laserlichts ein.


Schematische Darstellung des temperaturgesteuerten Superkontinuums. Quelle: Leibniz-IPHT

Quelle: Leibniz-IPHT

Da die optische Dichte von Kohlenstoffdisulfid und dadurch die Geschwindigkeit der Lichtausbreitung im Kern von der Intensität des eingestrahlten Lichts abhängt, brechen die Pulse in eine Vielzahl von Solitonen, Lichtpakete verschiedener Wellenlänge, auf. Sie bilden das für das menschliche Auge nicht sichtbare, sehr breite Lichtspektrum (Superkontinuum) im nahen bis mittleren Infrarotbereich (1,2 bis 3,0 µm Wellenlänge).

Vergangenes Jahr lieferten die Forscherinnen und Forscher bereits experimentelle Beweise für eine neue Dynamik der Solitonen, die aufgrund der nicht-linearen optischen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Nun ist es ihnen gelungen die Ausbreitung der Wellenpakete und die Lichterzeugung durch Temperatur- und Druckunterschiede entlang der Faser zu kontrollieren. Damit realisierten sie neue, stabile Superkontinuum-Lichtquellen mit flexibel einstellbarer spektraler Bandbreite.

Flexibles Spektrum für die medizinische Bildgebung:

„Bisher steuerte man die Bandbreite des Lichtspektrums in Faserlasern beispielsweise über die Größe des Kerns aus Spezialglas. Nach der Herstellung der Fasern ist man jedoch auf einen spektralen Bereich festgelegt. Flüssigkernfasern mit ihren einzigartigen thermodynamischen Eigenschaften ermöglichen es uns, die Signalwellenlängen nach Bedarf anzupassen oder gar ein gleichmäßiges Spektrum zu erzeugen. Das ist für Bildgebungsverfahren in der medizinischen Diagnostik interessant“, erklärt Mario Chemnitz, Doktorand am Leibniz-IPHT und Erstautor des Artikels.

Um das volle Potential der Faserlaser auszuschöpfen, untersuchte das Jenaer Forscher-Team vom Leibniz-IPHT, der Friedrich-Schiller-Universität, des Helmholtz-Instituts und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik den Einfluss von Temperatur und Druck auf die Solitonen-Aufspaltung im Flüssigkern der Faser.

„Die Computersimulationen und Experimente haben bewiesen, dass die Wellenlänge des ursprünglichen Solitons über den gesamten Temperaturbereich konstant bleibt. Die Wellenpakete, die aus dessen resonanter Abstrahlung hervorgehen, zeigen allerdings eine temperaturabhängige spektrale Verschiebung. Mit nur 13 Kelvin Temperaturunterschied können wir die Bandbreite der Abstrahlung um mehrere hundert Nanometer verschieben“, so Chemnitz weiter.

Das Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es, weitere geeignete Flüssigkeiten für optische Fasern zu untersuchen und so bislang unzugängliche Spektralbereiche im mittleren Infrarot zu erschließen.

Die Originalveröffentlichung mit dem Titel „Thermodynamic control of soliton dynamics in liquid-core fibers“ von Mario Chemnitz, Ramona Scheibinger, Christian Gaida, Martin Gebhardt, Fabian Stutzki, Sebastian Pumpe, Jens Kobelke, Jens Limpert, Andreas Tünnermann und Markus A. Schmidt erschien am 29. Mai 2018 in Optica. Die Forschungsarbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Freistaat Thüringen gefördert.

Weitere Informationen:

https://www.leibniz-ipht.de/de/institut/presse/aktuelles/detail/temperaturgesteu...
https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-5-6-695

Dr. Anja Schulz | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Massereiche Sternembryos wachsen in Schüben
14.07.2020 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht Komet C/2020 F3 (NEOWISE) mit bloßem Auge am Abendhimmel sichtbar
13.07.2020 | Max-Planck-Institut für Astronomie

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: A new path for electron optics in solid-state systems

A novel mechanism for electron optics in two-dimensional solid-state systems opens up a route to engineering quantum-optical phenomena in a variety of materials

Electrons can interfere in the same manner as water, acoustical or light waves do. When exploited in solid-state materials, such effects promise novel...

Im Focus: Hammer-on – wie man Atome schneller schwingen lässt

Schwingungen von Atomen in einem Kristall des Halbleiters Galliumarsenid (GaAs) lassen sich durch einen optisch erzeugten Strom impulsiv zu höherer Frequenz verschieben. Die mit dem Strom verknüpfte Ladungsverschiebung zwischen Gallium- und Arsen-Atomen wirkt über elektrische Wechselwirkungen zurück auf die Schwingungen.

Hammer-on ist eine von vielen Rockmusikern benutzte Technik, um mit der Gitarre schnelle Tonfolgen zu spielen und zu verbinden. Dabei wird eine schwingende...

Im Focus: Kryoelektronenmikroskopie: Hochauflösende Bilder mit günstiger Technik

Mit einem Standard-Kryoelektronenmikroskop erzielen Biochemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) erstaunlich gute Aufnahmen, die mit denen weit teurerer Geräte mithalten können. Es ist ihnen gelungen, die Struktur eines Eisenspeicherproteins fast bis auf Atomebene aufzuklären. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "PLOS One" veröffentlicht.

Kryoelektronenmikroskopie hat in den vergangenen Jahren entscheidend an Bedeutung gewonnen, besonders um die Struktur von Proteinen aufzuklären. Die Entwickler...

Im Focus: Electron cryo-microscopy: Using inexpensive technology to produce high-resolution images

Biochemists at Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) have used a standard electron cryo-microscope to achieve surprisingly good images that are on par with those taken by far more sophisticated equipment. They have succeeded in determining the structure of ferritin almost at the atomic level. Their results were published in the journal "PLOS ONE".

Electron cryo-microscopy has become increasingly important in recent years, especially in shedding light on protein structures. The developers of the new...

Im Focus: Neue Schlankheitstipps für Computerchips

Lange Zeit hat man in der Elektronik etwas Wichtiges vernachlässigt: Wenn man elektronische Bauteile immer kleiner machen will, braucht man dafür auch die passenden Isolator-Materialien.

Immer kleiner und immer kompakter – das ist die Richtung, in die sich Computerchips getrieben von der Industrie entwickeln. Daher gelten sogenannte...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie sicher Knock Codes für die Smartphone-Displaysperre sind

15.07.2020 | Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Explosionssignal in der Glasfaser

15.07.2020 | Geowissenschaften

Mobiles EEG zur Detektion epileptischer Anfälle im Alltag

15.07.2020 | Medizintechnik

So verändert sich das Supply Chain Management bis 2040

15.07.2020 | Studien Analysen

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