Spektrales Loch

Kasseler Physiker manipulieren das Spektrum des Lichts und schaffen neue Perspektiven für die Lichtmikroskopie.

Kassel - Mit Hilfe der so genannten nichtlinearen lasergestützten Optik ist es Kasseler Physikern unter der Leitung von Thomas Baumert gelungen, aus dem Farbspektrums des Lichts zuerst eine Farbe zu entfernen und dann verstärkt wieder zuzuführen. Die Kassler Physiker beabsichtigen, das "Auffüllen" und "Überfüllen" eines derartigen "spektralen Lochs" als Bildgebungsverfahren für moderne nichtlineare Mikroskopietechniken an lebenden Zellen nutzbar zu machen.

Schon Isaac Newton fand heraus, dass weißes Licht ein Gemisch aus den Farben des Regenbogens ist. Mit einem Prisma konnte er Sonnenlicht in die Spektralfarben zerlegen. Wenn nun aus einem Regenbogen zum Beispiel die gelbe Farbe entfernt würde, bietet die so genannte lineare Optik auch mit noch so raffinierten Methoden keine Möglichkeit, diese Farbe wiederherzustellen. Die nichtlineare Optik hingegen verfügt über Möglichkeiten, die diese gelbe Farbe nicht nur wieder erzeugt, sondern sogar noch kräftiger als im ursprünglichen Regenbogen erstrahlen lässt.

Abb.: Demonstrationsexperiment zur Weißlichterzeugung mit einem infraroten Femtosekunden Laserpuls. (Quelle: Uni Kassel/Baumert)

Physiker um Professor Thomas Baumert an der Universität Kassel am Centre for Interdisciplinary Science and Technology haben diesen Effekt mit Hilfe von Femtosekunden-Laserpulsen experimentell untersucht. Dazu schnitten Sie aus dem infraroten Frequenzspektrum der Laserpulse eine spektrale Komponente heraus und erzeugten damit ein "spektrales Loch". Mit einer Linse fokussierten Sie das Licht auf einen Wasserstrahl und variierten die Intensität des Lichtes. Hinter dem Wasserstrahl beobachteten sie nicht nur das "Wiederauffüllen" des "spektralen Lochs" sondern auch die "Überfüllung" des Lochs. Für die vorgesehene Anwendung der Mikroskopierung lebender Zellen sind die Femtosekundenblitze eines Titan-Saphir Lasers besonders geeignet, da sie eine große Eindringtiefe in biologisches Gewebe aufweisen.

Quelle: Uni Kassel

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  A. Präkelt, M. Wollenhaupt, C. Sarpe-Tudoran, A. Assion und T. Baumert, Filling a spectral hole via self-phase modulation, Applied Physics Letters 87, 121113 (2005).
  http://dx.doi.org/10.1063/1.2056589  
• Arbeitsgruppe Femtosekundenspektroskopie (Prof. Dr. Thomas Baumert):
  http://www.physik.uni-kassel.de/229.html  
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