09.04.2021

Glatt gekämmtes Licht

Vecsel-Laser zeigen ungewöhnliche Eigenschaften als Frequenzkamm.

Normalerweise umfasst Licht ein kontinuierliches Spektrum an Wellenlängen. Mit elektrisch angeregten Lasern ist es vor ein paar Jahren gelungen, Strahlen zu erzeugen, deren Frequenzen sich periodisch ändern. Gleich­zeitig sind die Laser-Frequenzen durch regel­mäßige Abstände voneinander getrennt wie die Zinken eines Kamms: „Wenn die Abstände stabil sind, sprechen wir daher von einem Frequenz­kamm“, erläutert Christian Kriso, der seine Doktor­arbeit in Kochs Arbeitsgruppe anfertigt. 
 

Abb.: Christian Kriso begutachtet ein Vecsel-Laser­system, mit dem er einen...
Abb.: Christian Kriso begutachtet ein Vecsel-Laser­system, mit dem er einen Frequenz­kamm erzeugt hat. (Bild: M. Koch)

Die Laser der Vecsel-Klasse, mit der in Kochs Labor gearbeitet wird, funktionieren ganz anders als herkömmliche Halb­leiter­laser: Erstens werden Vecsel-Systeme nicht elektrisch dazu angeregt, Licht auszusenden, sondern optisch; zweitens strahlt das Licht nicht parallel zur Oberfläche über die Kanten ab, sondern senkrecht zur Oberfläche. Das Kernstück des Lasers fertigte die Arbeitsgruppe von Wolfgang Stolz im Struktur- und Technologie­forschungs­labor der Philipps-Universität aus hochreinen Halbleiter­materialien.

„Es ist umso erstaunlicher, dass wir mit einer neuen Mess­methode, die an einem anderen Lasersystem erprobt wurde, bei uns ebenfalls einen Frequenzkamm nachweisen konnten, bei dem sich die ausgesandten Frequenzen zeitlich wiederholt ändern“, sagt Kochs Teamleiter Arash Rahimi-Iman. 

Da ein Frequenzkamm wie ein Lineal funktioniert, eignet er sich für präzise Messungen, erläutert Martin Koch, der Chef der Marburger Arbeits­gruppe: „Zum Beispiel kann man den Referenzlaser dazu verwenden, um genau zu bestimmen, welche Frequenzen eine unbekannte Lichtquelle hat.“

Wenn man mehrere Frequenz­kämme kombiniere, sei es auch möglich, die Absorptions­spektren von Molekülen zu messen – das sind die Frequenzen des Lichts, das durch die Moleküle absorbiert wird. Solch ein Absorptionsspektrum leistet für die Charakterisierung von Molekülen dasselbe wie Fingerabdrücke bei Menschen. „Zum Beispiel lässt sich mit Frequenzkämmen auf einfache Weise feststellen, welche Moleküle zu welchem Anteil in einem Gemisch vorkommen“, führt Christian Kriso aus.

Martin Koch lehrt Physik an der Philipps-Universität Marburg und leitet die Arbeitsgruppe Halbleiter­photonik. Neben ihm und seinen Mitarbeitern beteiligte sich auch Wolfgang Stolz vom Struktur- und Technologie­forschungslabor der Philipps-Universität mit seinem Team an der Veröffentlichung. Die Deutsche Forschungs­gemeinschaft förderte die wissenschaftliche Arbeit finanziell. 

U. Marburg / DE
 

Weitere Infos

Sonderhefte

Physics' Best und Best of
Sonderausgaben

Physics' Best und Best of

Die Sonder­ausgaben präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Jobbörse

Physik Jobbörse in Freiburg und Berlin
Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Physik Jobbörse in Freiburg und Berlin

Freiburg, 13.-14.03.2024, Berlin, 19.-21.03.2024
Die Präsentationen dauern jeweils eine Stunde, am Ende der Veranstaltung ist Zeit für Q&A eingeplant.

Meist gelesen

Themen