Licht im Schraubstock

Hochwertiges „gequetschtes“ Licht lässt sich mit speziellen Kristallen nun auch zu kürzeren Wellenlängen und höheren Energien transformieren
„Gequetschtes“ Licht fällt in einen speziellen Kristall. Dort tritt es mit einem intensiven Pumpstrahl von 810 Nanometern Wellenlänge in Wechselwirkung, wodurch sich seine Wellenlänge fast um einen Faktor drei verringert und seine Frequenz entsprechend vervielfacht.
„Gequetschtes“ Licht fällt in einen speziellen Kristall. Dort tritt es mit einem intensiven Pumpstrahl von 810 Nanometern Wellenlänge in Wechselwirkung, wodurch sich seine Wellenlänge fast um einen Faktor drei verringert und seine Frequenz entsprechend vervielfacht.
© C. E. Vollmer et al.
Hannover - Licht kann in sehr unterschiedlicher Form die Welt erhellen. Tageslicht etwa ist eine Mischung aller möglichen Farben. Laserlicht hingegen besteht üblicherweise aus exakt einer Farbe und besitzt eine fest definierte Wellenlänge. Deshalb ist es extrem kohärent und fächert kaum auf – was auffällt, wenn man den Strahl eines Laserpointers mit dem einer Taschenlampe vergleicht. Wissenschaftler können mittlerweile aber noch hochwertigeres Licht als das von Lasern erzeugen: Sogenanntes gequetschtes Licht ist ebenso kohärent wie Laserlicht, aber noch gleichmäßiger. Das auch bei Lasern auftretende Rauschen ist hier mit Hilfe spezieller Optiken unterdrückt. Bislang war es jedoch schwierig, solch gequetschtes Licht in seiner Frequenz zu verändern und dadurch seine Wellenlänge und seine Farbe zu variieren. Wie deutsche Forscher in den „Physical Review Letters“ berichten, gelang ihnen dies nun mit Hilfe spezieller Kristalle. Der Aufbau lässt sich auch mit anderen verschalten, so dass neue Anwendungen möglich werden, etwa in der Kryptographie.

„Unser Aufbau könnte auch in einem Quanten-Netzwerk verwendet werden“, berichtet Christina Vollmer vom Albert-Einstein-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. Mit einem solchen Quanten-Netzwerk könnte in Zukunft absolut abhörsichere Kommunikation möglich werden. Das hochwertige gequetschte Licht eignet sich in besonderer Weise für den Einsatz in optischen Quanten-Netzwerken, weil es extrem regelmäßig ist. Bei einer Quantenkommunikation könnte jeder Beteiligte sofort feststellen, ob jemand in der Leitung mitlauscht. Denn dies würde einen gewissen Einfluss auf das Signal haben, der sich aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten nicht beliebig verringern lässt und einen Abhörversuch sofort aufdecken würde. Aber auch andere Anwendungen bieten sich an. So besitzt gequetschtes Licht auch hervorragende Eigenschaften für Bildgebung und Lithographie.

Die Forscher erreichten die Frequenzvervielfachung, indem sie infrarotes, gequetschtes Licht von 1.550 Nanometern Wellenlänge in einen speziellen Kristall speisten. Dort ging der schwache gequetschte Lichtstrahl eine Wechselwirkung mit einem intensiven Pumpstrahl von 810 Nanometern Wellenlänge ein, wodurch das gequetschte Licht auf fast ein Drittel seiner Wellenlänge gestaucht und zu sichtbarem Licht wurde. Der Lichtstrahl verlor bei diesem Prozess zwar ein wenig an seiner Güte, blieb aber dennoch gequetschtes Licht. Dank dem neuen Verfahren öffnen sich nun Wellenlängenbereiche für solch hochwertiges Licht, die bislang kaum zugänglich waren. In Hannover wollen die Forscher damit ultrapräzise Längenmessungen vornehmen, um die Einsteinsche Relativitätstheorie zu überprüfen.

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