Ein Forscherteam der Universitäten Bayreuth und Konstanz hat herausgefunden, dass sie Intervalle zwischen ultrakurzen Lichtblitzen von einer Billiardstel Sekunde kontrollieren können, eine Pressemitteilung enthüllt.
Lichtblitze, die kürzer als eine Billiardstel Sekunde sind, werden auch als Femtosekundenpulse bezeichnet. Sie werden für die Erforschung von Energiematerialien sowie für die 3D-Fertigung und Präzisionsskalpelle in der Medizin verwendetfür Augen- und Herzoperationen, neben anderen Anwendungen, die unglaubliche Präzision erfordern.
'Gekoppelte' Laserstrahlen
Wenn ein Laser ultrakurze Lichtstrahlen erzeugt, erzeugt er sie oft paarweise. Ähnlich wie gebundene Atome in einem Molekül, diese Pulse sind "gekoppelt" und weisen kurze zeitliche Intervalle mit bemerkenswerter Stabilität auf.
Im Interviewmit Popularwissenschaft, StudienautorGeorg Herink von der Universität Bayreuth sagte "Viele Leute, die mit diesen Lasern arbeiten, wissen, dass dies passiert, aber sie dachten, es könnte eine seltsame Kuriosität sein.Firmen versuchen, diesen Betriebsmodus zu vermeiden. Sie wollen nur einen einzigen sauberen Impuls haben."
Das Team deutscher Wissenschaftler wollte jedoch die Kopplung kontrollieren, um mehr über die Phänomene zu erfahren. Dazu bauten sie einen Ring aus Glasfasern, wie sie für schnelle Internetverbindungen verwendet werden. DannSie begannen, Laserlichtpulse durch den Ring in Umlaufbahnen zu schießen. Mit fortschrittlicher hochauflösender Echtzeitspektroskopie verfolgten die Wissenschaftler die Intervalle in zwei gekoppelten Blitzen in Echtzeit über Hunderte von Umlaufbahnen.
Das Geheimnis der Femtosekundenpulse enträtseln
In ihren Ergebnissen, veröffentlicht in das TagebuchOptik, verraten die Bayreuther und Konstanzer Wissenschaftler, dass sie die Kopplung kontrollieren konnten. Indem sie die Leistung des Lasers für kurze Zeit reduzierten, konnten sie die Verbindung zwischen den beiden Pulsen aufbrechen. Indem sie ihn zu einem bestimmten Zeitpunkt wieder einschalten,sie könnten dann die Impulse mit einem anderen Zeitintervall neu verknüpfen.Als Co-Autor Prof. Dr. Alfred Leitenstorfer von der Universität Konstanz „können wir uns aufgrund unserer neuen Erkenntnisse auf die Realisierung vielseitiger technologischer Anwendungen freuen.“
Da Femtosekunden-Pulse noch nicht vollständig verstanden sind, fügt die Studie Erkenntnisse zu einem Gebiet hinzu, das in der Zukunft des superschnellen Computings Anwendung finden könnte. Im Jahr 2017 zum Beispiel die University of Michiganhat ein Papier veröffentlicht über die Anwendung ultrakurzer Lichtpulse für schnelle „Lichtwellen“-Computer.
Der nächste Schritt, sagen Henrik und sein Team, besteht darin, ein System zu entwickeln, mit dem sie Sequenzen kurzer Laserpulse mit beispielloser Präzision erzeugen können, um das Phänomen weiter zu untersuchen.Obwohl das Team keine konkreten praktischen Anwendungen spezifiziert hat, für die ihre neue Forschung genutzt werden könnte, sagen sie, dass sie der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf lange Sicht helfen könnte, bessere und präzisere Laser für eine Vielzahl von Anwendungen zu entwickeln.