Kleinster Laser der Welt entwickelt

20. März 2010, 17:27
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Forscher: Kleinster elektrisch gepumpter Laser der Welt könnte eines Tages die Chiptechnologie revolutionieren

Zürich - Physiker der ETH Zürich haben eigenen Angaben zufolge den mit Abstand kleinsten elektrisch gepumpten Laser der Welt entwickelt. Er ist 30 Mikrometer lang, acht Mikrometer hoch und hat eine Wellenlänge von 200 Mikrometern. Damit ist der Laser bedeutend kleiner als die Wellenlänge des von ihm emittierten Lichts, beschreibt das Forscherteam im Journal "Science".

Um einen derart kleinen Laser entwickeln zu können, mussten die Physiker folgendes Problem umgehen: In einem herkömmlichen Laser versetzen Lichtwellen den optischen Resonator in Schwingung - so wie akustische Wellen den Resonanzkörper einer Gitarre. Dabei "wandern" die Lichtwellen - vereinfacht ausgedrückt - zwischen zwei Spiegeln hin und her. Und dieses Prinzip funktioniert nur, wenn die Spiegel größer als die jeweilige Wellenlänge des Lasers sind, erläutern die Forscher. Daher können Laser normalerweise nicht kleiner als ihre Wellenlänge sein.

Lösung

Für die Lösung habe sich das Team um Christoph Walther und Jérôme Faist von der Elektronik inspirieren lassen: Sie verwendeten keinen optischen Resonator, sondern einen elektrischen Schwingkreis, bestehend aus einer Spule und zwei Kondensatoren. Darin werde das Licht quasi "eingefangen" und an Ort und Stelle mithilfe eines optischen Verstärkers zu sich selbst erhaltenden elektromagnetischen Schwingungen angeregt, erläutert das Forschungsteam.

Der Laser könne im Prinzip beliebig verkleinert werden, da die Resonator-Größe nicht mehr durch die Wellenlänge des Lichts limitiert werde. Dies mache den Mikrolaser vor allem für Chiphersteller interessant - als optische Variante zu den Transistoren. "Wenn wir es schaffen, uns mit den Mikrolasern größenmäßig den Transistoren anzunähern, ließen sich damit eines Tages elektrooptische Chips mit einer sehr hohen Dichte an elektronischen und optischen Komponenten bauen", so Walther. Diese könnten den Datenaustausch auf Mikroprozessoren eines Tages erheblich beschleunigen. (red)

  • Kernstück des neuen Mikrolasers ist der elektrische Resonator, bestehend aus zwei halbkreisförmigen Kondensatoren, die durch eine Spule verbunden sind (hier eine Rasterelektronen-Mikroskop-Aufnahme). Die Farbintensität repräsentiert die Stärke des elektrischen Feldes, die Farbe  die jeweilige Polarität.
    foto: eth zürich

    Kernstück des neuen Mikrolasers ist der elektrische Resonator, bestehend aus zwei halbkreisförmigen Kondensatoren, die durch eine Spule verbunden sind (hier eine Rasterelektronen-Mikroskop-Aufnahme). Die Farbintensität repräsentiert die Stärke des elektrischen Feldes, die Farbe die jeweilige Polarität.

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