Grazer Forscher weisen EIT-Effekt nach

16. Juni 2003, 13:30
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Vibrations-Effekt "Elektromagnetisch induzierte Transparenz" betrifft ansonsten lichtundurchlässige Materie

Graz - Wenn die Schwingungen passen, dann kann selbst lichtundurchlässige Materie transparent werden. Theoretisch wurde dieses Phänomen - die so genannte Elektromagnetisch induzierte Transparenz (EIT) - schon vor geraumer Zeit berechnet. Nun ist es einem Physiker-Team der Technischen Universität Graz erstmals gelungen, diesen Vibrations-Effekt auch im Labor experimentell umzusetzen. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten der optischen Nachrichtenübertragung, die die Grundlage beim Bau eines Quantencomputers ist.

Verhinderte Schwingung

Materialien "schlucken" Licht, wenn deren Elektronen auf die Schwingungsfrequenz der Lichtwellen reagieren. Dabei wird die Energie des einfallenden Lichts vom jeweiligen Material in Bewegungsenergie umgewandelt. Wird diese Schwingung der Elektronen aber verhindert, dann läuft das Licht ungehindert weiter - das Material wird transparent.

"Eine Möglichkeit die Schwingungen zu verhindern, ist das gleichzeitige Einstrahlen von zwei unterschiedlichen Laserstrahlen. Jeder Strahl für sich kann absorbiert werden, aber die simultane Einstrahlung beider Strahlen bringt die Atome des Materials in einen Zustand, in dem die Elektronen schließlich weder auf die Schwingung der ersten noch der zweiten Lichtwelle reagieren können", erklärte der Grazer Physiker Laurentius Windholz vom Institut für Experimentalphysik der TU Graz.

Frequenzabhängig

Dieser Effekt wird "Elektromagnetisch induzierte Transparenz (EIT)" genannt und ist von der Frequenz (bzw. Farbe) und der Intensität der Lichtwellen abhängig. Für bestimmte Fälle war bisher berechnet worden, dass auch die Phasen der Lichtwellen - also die relative Lage der Wellentäler und -spitzen zueinander - diesen Effekt beeinflussen können. Nun gelang dem Team um Windholz erstmals auch der experimentelle Beweis.

Die Forscher untersuchten Systeme, bei denen drei oder vier Laserstrahlen mit unterschiedlicher Frequenz eingesetzt wurden. Das Laserlicht wurde auf eine mit Natrium-Dampf gefüllte Zelle gestrahlt, die das Licht für gewöhnlich bei einer Wellenlänge von 596 Nanometer absorbiert. Durch gleichzeitiges Einstrahlen von vier Laserstrahlen mit geringen Frequenzunterschieden konnte nun diese Absorption deutlich vermindert werden. Zusätzlich konnte Windholz belegen, dass der Effekt von den Phasen der Lichtwellen abhing.

"Wir untersuchen hier sehr grundlegende Aspekte einer noch zu entwickelnden Technologie", erläuterte der Windholz seine Arbeit. Die Beeinflussung der Absorption eines Mediums mit Hilfe der Phase eines Lichtfelds könnte Anwendungen für Präzisionsmessungen haben und die Basis für neue Computer-Bauelemente bilden. Künftig könnte die von den Lichtphasen abhängige Schaltelemente, wie sie in Computer-Chips verwendet werden, durch schnellere optische Schalter ersetzen, so der Forscher. (APA)

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