Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Max-Born-Institut: kürzester Lichtimpuls mit Molekülschwingungen erzeugt

31.05.2001


Femtosekunden-Applikationslabor des Max-Born-Instituts (MBI). Experimenteller Aufbau zur Erzeugung der bisher schnellsten "Lichtblitze" von 3,8 fs Dauer mit einem Titan-Saphir-Kurzpulslaser. Im Bild die Physiker Dr. Georg Korn (rechts) und Dr. Nikolai Zhavoronkov, Foto: MBI/Ralf Günther



Der Impuls liegt unter 4 Femtosekunden / Anregung mit einem Titan-Saphir-Kurzpulslaser / Dr. Georg Korn: "Jetzt können ultraschnelle Phänomene mit bisher unbekannter Zeitauflösung untersucht werden"



Den weltweit kürzesten Lichtimpuls mit einer Dauer von 3,8 Femtosekunden (fs) haben Forscher des Berliner Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) erzeugt. Das teilten sie kürzlich auf der CLEO 2001 (Conference on Lasers and Electro-Optics) in Baltimore, USA, in einem Postdeadline-Beitrag mit. Danach gelang ihnen dieser Weltrekord durch Manipulation der Eigenschaften von Licht bei Wechselwirkung mit schwingenden Gasmolekülen. Zur Anregung nutzen sie einen Titan-Saphir-Laser.

Femtosekunden-Technologie zielt darauf ab, superschnelle Prozesse in Natur und Technik durch optische Verfahren zu erfassen, zu analysieren und zu steuern. Dabei wird Licht je nach Einsatzgebiet als universelle Sonde, als Werkzeug und als hoch effizienter Informationsträger eingesetzt.
Anwendungen zeichnen sich in der Mess- und Prozesstechnik, der Kommunikationstechnologie, der Medizin und Biotechnologie sowie in der Umwelttechnik und Materialentwicklung ab.

Eine Femtosekunde (fs = 10-15 sec) ist der milliardste Teil einer millionstel Sekunde - eine Größenordnung, die sich gewöhnlicher Vorstellung verschließt. Zum Vergleich: In einer Sekunde umrundet ein ausgesandtes Lichtsignal ca. sieben Mal die Erde; in einer Femtosekunde durchquert dasselbe Signal nur den Bruchteil einer Haaresbreite. Setzt man eine Femtosekunde zu einer "normalen" Sekunde in Beziehung, so entspricht das dem Verhältnis von einer Sekunde zu 32 Millionen Jahren.

Die Spitzenleistung gelang der MBI-Gruppe mit einem von ihr entwickelten neuen Verfahren zur Manipulation der Phase von Lichtimpulsen. Bisherige Verfahren basieren auf der so genannten nichtlinearen Selbsteinwirkung (Selbstphasenmodulation) des Lichtimpulses. Dieser Prozess erzeugt zusätzliche Frequenzkomponenten, die dann durch Kompression zu einem kürzeren Impuls quasi zusammengepresst werden. Dieser Prozess ist aber nicht so gut kontrollierbar.


Bei ihrem neuen Verfahren nutzen die MBI-Physiker die molekularen Schwingungen in einer Gassäule. Moleküle schwingen im Bereich unter 100 fs und sind damit als sehr schnelle Lichtmodulatoren einsetzbar. Das MBI-Team regt die schwingenden Gasmoleküle mit einem ersten starken Laserpuls, ähnlich einem Hammerschlag, an. Dann wird ein zweiter Puls durch das Gas geschickt, wobei sich seine Phase durch die bereits schwingenden Moleküle verändert und wieder neue Frequenzkomponenten entstehen. "Es ist eine kleine Variation des zeitlichen Abstands zwischen dem ersten und zweiten Puls, mit der wir die Phase des Lichtes in den richtigen Zustand bringen, so dass sich die Kompression dann leichter durchführen lässt", erklärt Projektleiter Dr. Georg Korn. Dieser Trick bietet einen weiteren Vorteil: der Prozess ist dann wesentlich besser zu kontrollieren.

Die experimentellen Arbeiten zur Entwicklung und Anwendung von Femtosekundenlasern verlangen hohes experimentelles Geschick und viel Erfahrung. "Ich hatte das große Glück, Dr. Nikolai Zhavoronkov als einen erfahrenen Laserphysiker an meiner Seite zu haben, der sich in der monatelangen Vorbereitung des Experiments engagiert hat", bemerkt Dr. Korn. Seine Arbeitsgruppe gehört zum Bereich "Cluster und Grenzflächen" (Leitung Prof. Dr. Ingolf Hertel) des Max-Born-Instituts.

Im MBI werden ultraschnelle Laser zur Aufklärung von chemischen Elementarprozessen eingesetzt, die u.a. für die Materialforschung und die Katalyse von Bedeutung sind. Die extrem kurzen Pulse können jetzt zur Untersuchung von ultraschnellen dynamischen Phänomenen mit einer bisher unbekannten Zeitauflösung herangezogen werden.
Das Max-Born-Institut verfügt gegenwärtig über 7 ultraschnelle Lasersysteme. Im Femtosekunden-Applikationslabor werden diese Anlagen auch von Wissenschaftlern des In- und Auslands und aus der Industrie vielfältig genutzt. Dabei ist die finanzielle Unterstützung im Rahmen von Förderprogrammen der Europäischen Union eine wichtige Hilfe.

Ansprechpartner im MBI: Dr. Georg Korn, Tel.: 030 / 6392 1277, e-mail: korn@mbi-berlin.de

Joachim Moerke | idw
Weitere Informationen:
http://www.mbi-berlin.de/

Weitere Berichte zu: Femtosekunde Lichtimpuls MBI Max-Born-Institut Prozess

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Kühlsystem ohne schädliche Kältemittel
01.08.2019 | Fraunhofer IPM

nachricht Batterieproduktion in Rekordgeschwindigkeit
30.07.2019 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physicists create world's smallest engine

Theoretical physicists at Trinity College Dublin are among an international collaboration that has built the world's smallest engine - which, as a single calcium ion, is approximately ten billion times smaller than a car engine.

Work performed by Professor John Goold's QuSys group in Trinity's School of Physics describes the science behind this tiny motor.

Im Focus: Die verschränkte Zeit der Quantengravitation

Die Theorien der Quantenmechanik und der Gravitation sind dafür bekannt, trotz der Bemühungen unzähliger PhysikerInnen in den letzten 50 Jahren, miteinander inkompatibel zu sein. Vor kurzem ist es jedoch einem internationalen Forschungsteam von PhysikerInnen der Universität Wien, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sowie der Universität Queensland (AUS) und dem Stevens Institute of Technology (USA) gelungen, wichtige Bestandteile der beiden Theorien, die den Verlauf der Zeit beschreiben, zu verbinden. Sie fanden heraus, dass die zeitliche Abfolge von Ereignissen echte Quanteneigenschaften aufweisen kann.

Der allgemeinen Relativitätstheorie zufolge verlangsamt die Anwesenheit eines schweren Körpers die Zeit. Das bedeutet, dass eine Uhr in der Nähe eines schweren...

Im Focus: Quantencomputer sollen tragbar werden

Infineon Austria forscht gemeinsam mit der Universität Innsbruck, der ETH Zürich und Interactive Fully Electrical Vehicles SRL an konkreten Fragestellungen zum kommerziellen Einsatz von Quantencomputern. Mit neuen Innovationen im Design und in der Fertigung wollen die Partner aus Hochschulen und Industrie leistbare Bauelemente für Quantencomputer entwickeln.

Ionenfallen haben sich als sehr erfolgreiche Technologie für die Kontrolle und Manipulation von Quantenteilchen erwiesen. Sie bilden heute das Herzstück der...

Im Focus: Quantum computers to become portable

Together with the University of Innsbruck, the ETH Zurich and Interactive Fully Electrical Vehicles SRL, Infineon Austria is researching specific questions on the commercial use of quantum computers. With new innovations in design and manufacturing, the partners from universities and industry want to develop affordable components for quantum computers.

Ion traps have proven to be a very successful technology for the control and manipulation of quantum particles. Today, they form the heart of the first...

Im Focus: Towards an 'orrery' for quantum gauge theory

Experimental progress towards engineering quantized gauge fields coupled to ultracold matter promises a versatile platform to tackle problems ranging from condensed-matter to high-energy physics

The interaction between fields and matter is a recurring theme throughout physics. Classical cases such as the trajectories of one celestial body moving in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

GAIN 2019: Das größte Netzwerktreffen deutscher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler startet in den USA

22.08.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz auf der MS Wissenschaft

22.08.2019 | Veranstaltungen

Informatik-Tagung vom 26. bis 30. August 2019 in Aachen

21.08.2019 | Veranstaltungen

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

Der Evolution des Sehvermögens auf der Spur

22.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

Erstmals entschlüsselt: Wie Licht 
chemische Reaktionen in Gang hält

22.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

Starke Magnetfelder mit Neutronen sichtbar machen

22.08.2019 | Physik Astronomie

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