Hightech für eine Handvoll Euro

Technisch nutzbare Terahertz-Signale können mittels Laserdioden erzeugt werden, die im Vergleich zu hochwertigen Femtosekundenlasern so gut wie nichts kosten.

"Mit der neuen Methode sollte ein Terahertz-Spektrometer für jedermann erschwinglich werden", sagt der Halbleiterphysiker Martin Koch von der Universität Marburg voraus, "auch der Einzug der Terahertz-Technologie in industrielle Anwendungen dürfte sich damit erheblich beschleunigen." Terahertzstrahlen, deren Frequenzen zwischen denen von Mikrowellen und des infraroten Lichtes liegen, gelten als letzte Domäne des elektromagnetischen Spektrums, die technisch noch nahezu unerschlossen ist. Sie erlauben die Durchleuchtung von Materialien, ohne diese zu beschädigen. Daher bietet sich ein Einsatz in großtechnischen Verfahren an, etwa die Überwachung von Fertigungsprozessen in der Lebensmittel-, Papier- und Kunststoffindustrie. Auch der Wasserstatus von Nutzplanzen kann mittels Terahertz-Wellen erfasst werden.

Da in diesem Frequenzbereich auch interessante physikalische Effekte zu beobachten sind, haben Terahertz-Spektrometer inzwischen in Forschungslaboratorien auf der ganzen Welt Einzug gehalten. Jedoch sind breitbandige Terahertz-Spektrometer äußerst kostspielig. Herzstück dieser Geräte ist ein so genannter Femtosekundenlaser, der mit 20.000 Euro oder mehr zu Buche schlägt. Die Forscher konnten nunmehr nachweisen, dass man die teuren Systeme durch eine einfache Laserdiode für 10 Euro ersetzen kann und dennoch pulsförmige Terahertz-Signale erhält.

"Experimente zur Terahertz-Erzeugung mit einzelnen Laserdioden hat es auch schon früher gegeben", erläutert Kochs Mitautor Maik Scheller. Er setzte für seine Experimente so genannte Multi-Mode-Laserdioden ein, die einen gleichmäßigen Kamm von Laserlinien aussenden. "Man hatte bisher übersehen und auch nicht verstanden, dass man mit Multi-Mode-Laserdioden Signale erzeugen und detektieren kann, die denen in gepulsten Terahertz-Spektrometern sehr ähneln", erklärt Scheller. "Der neue Ansatz verbindet die praktische Anwendbarkeit von THz-Spektrometern mit einer bislang unerreichten Kosten-Effizienz", schlussfolgern die Autoren aus ihren Experimenten.

Philipps-Universität Marburg

 AL