Tübinger entwickeln neuen Laser aus kaltem Gas

Ein normaler Laser besteht aus einem Lichtverstärker und einem Satz Spiegel, der das verstärkte Licht zurück zum Verstärkereingang führt. Bei genügend effizienter Rückkopplung bildet sich spontan ein Laserstrahl aus, analog etwa zum akustischen Pfeifton, der entsteht, wenn man ein Mikrofon zu nahe an einen Lautsprecher hält. In sogenannten DFB-Lasern können die Spiegel auch durch ein Gitter ersetzt werden, das das Licht durch Beugung in sich zurückführt.

Dicht am absoluten Nullpunkt

Den Forschern in Tübingen ist es nun gelungen, solche 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, muss man das Gas auf Temperaturen von weniger als ein Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abkühlen, was aber mit einer Kombination von weiteren Laserstrahlen möglich ist. Dasselbe Rubidiumgas, aus dem das Gitter geformt wird, kann man gleichzeitig auch als optischen Verstärker verwenden. Man erhält so einen DFB-Laser, der nur aus Licht und einem Gas besteht, das eine Milliarde mal dünner ist als Luft.

Guerin und Schilke befassen sich seit zwei Jahren in der Arbeitsgruppe »Quantenoptik« mit der Reflektion von Licht an optischen Gittern. Ziel war die Entwicklung von Materialien mit sogenannter »photonischer Bandlücke«: Aus solchen periodisch strukturierten Materialien 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. (u)