Vergittertes Gas schafft neuen Laser
Physiker der Universität Tübingen haben erstmals einen Laser aus ultrakalten Atomen entwickelt.
In DFB-Lasern (distributed feedback) können die Spiegel, die in einem herkömmlichen Laser, durch mehrfache Reflektion die stimulierte Abstrahlung von Licht ermöglichen durch ein Gitter ersetzt werden. Dieses führt das Licht durch Beugung in sich zurück. Forschern des Physikalischen Instituts der Universität Tübingen ist es gelungen, Reflektionsgitter komplett aus einem extrem dünnen Rubidiumgas herzustellen, das durch Laserlicht zu einem Stapel aus 10.000 extrem dünnen Scheiben geformt wird. Um solche Optischen Gitter zu erzeugen, kühlten die Physiker das Gas auf Temperaturen von weniger als ein Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, was mit einer Kombination von weiteren Laserstrahlen möglich war. Dasselbe Rubidiumgas, aus dem das Gitter entstand, konnte man gleichzeitig auch als optischen Verstärker verwenden. So entstand ein DFB-Laser – nur aus Licht und einem Gas, das eine Milliarde mal dünner ist als Luft.
Abb.: Das Licht (violett) formt das „Optische Gitter“ (rot), es entsteht ein konischer Laserstrahl (gelber Ring). (Bild: U. Tübingen)
Die Tübinger Forscher befassen sich seit zwei Jahren in der Arbeitsgruppe Quantenoptik mit der Reflektion von Licht an optischen Gittern. Ziel war die Entwicklung von Materialien mit photonischer Bandlücke: Aus solchen periodischen Strukturen sollte Licht nicht mehr entweichen können, da es, egal in welche Richtung es sich bewegt, immer in sich zurückgebeugt wird. Auf diese Weise könnte man Licht in einem Material einschließen optische Gitter mit ultrakalten Atomen sind mögliche Kandidaten für die Realisierung derartiger optischer Designermaterialien.
Ursprünglich wollten die Physiker nur den Reflektionsgrad ihres Gitters verbessern und über die bereits von ihnen erreichten 80 Prozent steigern. Dass dabei ein neuartiger Laser herauskam, war für die Forscher eine Überraschung. „Auf einmal waren unsere Photodetektoren gesättigt und wir haben unerwartete Lichtblitze gesehen, wo keine sein sollten“, sagt William Guerin, der als Postdoc in der Arbeitsgruppe arbeitet.
Anwendungen des neuen Lasers könnten in der Erzeugung kegelförmiger Zwillingsstrahlen mit besonderen Rauscheigenschaften liegen oder auch in der Entwicklung von ultravioletten Lasern für die konventionelle Spiegel nicht verwendet werden können.
Universität Tübingen / PH
