28.01.2022

Strahlende Mikroresonatoren

Neue Lichtquelle mit breitem Frequenzbereich soll Sensoren empfindlicher machen.

Laserlicht mit genau einer Farbe erzeugt einen Regenbogen vieler verschiedener Farben. Forschende können diesen außer­gewöhnlichen Effekt in Mikro­resonatoren erzeugen, kleinen Scheiben aus Glas. Schicken sie einen gepulsten Laserstrahl in diese Strukturen, beginnen Wellen­pakete in ihrem Inneren zu kreisen und senden dabei Licht aus, das sich aus verschiedenen, exakt aufgereihten Frequenzen zusammensetzt, so wie die Zinken eines Kamms.

Abb.: Mikro­resonatoren auf einem Silizium-Wafer. (Bild: MPL)
Abb.: Mikro­resonatoren auf einem Silizium-Wafer. (Bild: MPL)

Jetzt haben Forschungsteams vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen und vom Imperial College in London einen noch unge­wöhnlicheren Effekt erzielt: Indem sie zwei Laserstrahlen mit leicht versetzten infrarotem Licht auf die äußere Kante der Mikro­resonatoren lenkten, erhielten sie zwei Wellen­pakete. Je ein helles und ein dunkles dieser Solitonen bewegten sich kreisförmig. Bei einem dunklen Lichtpuls verringert sich schlagartig die Intensität des Lichts für einen sehr kurzen Moment. Beide koppeln sich aneinander und bleiben im Mikro­resonator gefangen. Das Paar erzeugt einen breiten Lichtkamm aus hunderten präzisen definierten Frequenzen. „Damit verfügen wir über mehr Frequenzen, um etwa Infor­mationen in einer Glasfaser zu übertragen“, beschreibt Pascal Del’Haye, Leiter der unabhängigen Forschungs­gruppe Mikro­photonik, eine mögliche Anwendung in der Tele­kommunikation. 

Die breiteren Frequenzkämme können etwa in der Spektro­skopie genutzt werden, ein weiteres Einsatzgebiet für Mikro­resonatoren, die sich in großen Stückzahlen mit ähnlichen Verfahren wie Computerchips herstellen lassen. Sie können beispielsweise in Sensoren Sprengstoffe an Flughäfen aufspüren oder die Luftqualität messen. Zurzeit arbeitet der Luft- und Raumfahrt­konzern Airbus gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut daran, mit Mikro­resonatoren erzeugte Frequenz­kämme für Messungen von Satelliten aus zu verwenden. Eine weitere Anwendung sind Lidar-Systeme. Sie sind die Augen in autonomen Autos und ermöglichen ihnen Fußgänger auf der Straße zu erkennen.

MPL / JOL

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