20.01.2022 • OptikQuantenoptik / Photonik

Eine perfekte Falle für Licht

Neue Methode zur Steuerung der Polarisation von Licht.

Für die Quanten­kommuni­kation oder optische Computer ist es wichtig, messen und beein­flussen zu können, in welche Richtung Licht schwingt. Jetzt ist es Forschern zum ersten Mal gelungen, diese Polari­sation bei einem kontinuier­lichen Laser­licht­strahl mithilfe einer speziellen Glasfaser zu manipulieren, die an beiden Enden mit Spiegeln versehen ist. Den Effekt hat ein Forschungs­team des MPI für die Physik des Lichts in Erlangen gemeinsam mit Kollegen aus der Schweiz, Groß­britannien und Deutschland entdeckt.

Abb.: Die Illustration zeigt, wie sich die Pola­ri­sa­tion in einer...
Abb.: Die Illustration zeigt, wie sich die Pola­ri­sa­tion in einer Glas­faser von linear zu zir­ku­lar ver­än­dert. (Bild: MPL)

Die Wissenschaftler können mit dieser neuen Methode die Polarisation einer kontinuier­lichen Lichtwelle, die in einer Ebene schwingt, so ändern, dass sie sich kreis­förmig fortbewegt – was an die Form eines Korken­ziehers erinnert. Sie erzeugen diesen Effekt, indem sie infra­rotes Laserlicht in eine zwei Meter lange Faser aus Quarzglas schicken. An deren beiden Enden befinden sich Spiegel, die mehr als 99 Prozent des Lichts reflek­tieren und aus dünnen Schichten Tantal­pentoxid und Silizium­dioxid bestehen.

Das Licht in der Faser ist zwischen diesen nahezu perfekten Spiegeln gefangen und beginnt sein Verhalten zu ändern: Oberhalb eines bestimmten Wertes der Licht­energie ändert sich die Polari­sation in die kreis­förmige Bewegung – entweder im Uhr­zeiger­sinn oder gegen den Uhr­zeiger­sinn. Die Forscher können die Richtung mithilfe der Licht­energie steuern. „Es ist technisch möglich, diese Strukturen zu verkleinern und in einen optischen Chip zu integrieren“, erklärt Pascal Del’Haye, Leiter der Forschungs­gruppe Mikro­photonik am MPI für die Physik des Lichts.

Werden künftig mehrere dieser Strukturen auf einem optischen Bauteil angeordnet, lassen sich komplexe Polari­sations­zustände etwa für Tele­kommuni­kations­systeme erzeugen. Zudem können die Einheiten als sehr empfindliche Sensoren dienen und etwa die Leistung optischer neuronaler Netzwerke – für Anwendungen im Bereich der Künstlichen Intelligenz – oder für Systeme zur Infor­mations­ver­arbeitung mit Quanten­technologien verbessern.

MPL / RK

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