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Quantenoptik Neues Hybrid-Licht in Sicht

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Am Institut für Angewandte Physik der Technischen Universität Darmstadt hat Dr. Martin Blazek eine neue Art von Licht, sogenanntes „Hybrid-Licht“ entdeckt. Er hatte im Rahmen eines EU-Forschungsprojekts ursprünglich neue Leuchtdioden für die Netzhaut- und Hautkrebsdiagnostik untersucht.

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Holt mit seinem Team die Geheimisse der Quantenoptik ans Licht: Wolfgang Elsäßer, Professor am Institut für Angewandte Physik.
Holt mit seinem Team die Geheimisse der Quantenoptik ans Licht: Wolfgang Elsäßer, Professor am Institut für Angewandte Physik.
(Bild: Katrin Binner / TU Darmstadt)

Darmstadt– Martin Blazek aus der Arbeitsgruppe von Professor Wolfgang Elsäßer hat so genannte Super-Lumineszenzdioden, kurz: SLD, genau unter die Lupe genommen. Ihn interessierte, wie gleichmäßig einzelne Lichtquanten (Photonen) von der SLD emittiert werden. Bei Raumtemperatur erhielt er zunächst das erwartete Resultat: die SLD sendete keinen gleichmäßigen Strom von Photonen aus, sondern unregelmäßig aufeinander folgende Photonen-Pakete. Dieses Licht gleicht zunächst bildlich gesprochen einem Hörsaal-Ausgang, aus dem in unregelmäßigen Abständen kleine Gruppen von Studenten, noch intensiv über den Inhalt der Vorlesung diskutierend, heraustreten. Im Gegensatz dazu ist die Situation am Gebäudeausgang relativ gleichmäßig, weil ihr Strom von einer Drehtür reguliert wird.

Physikalisches Paradigma widerlegt

Genau dieses für die SLD Unerwartete geschah, als Blazek dann die Diode auf eine Temperatur von etwa -100 °C abkühlte: Die Photonen kamen in einer relativ gleichmäßigen Prozession aus der Leuchtdiode, wie die Studenten nach der Drehtür. Blazek hat die Gleichmäßigkeit gemessen, und zwar in Form der statistischen Wahrscheinlichkeit, mit der ein Photon einem Vorangegangenen in einem bestimmten Abstand folgt. Er fand heraus, dass diese sogenannte Korrelation, das heißt der zeitliche Zusammenhang der Photonen, nahezu der gleiche ist wie bei einem Laser.

Damit hat er ein lange akzeptiertes Paradigma widerlegt, das bislang in der physikalischen Disziplin der Quantenoptik vorherrschte. Dieses verknüpfte eine sogenannte thermische Lichtquelle, wie die Sonne oder eine Glühbirne, die ein breitbandiges Farbenspektrum emittieren, immer mit der zeitlich unregelmäßigen Emission von Photonen-Paketen, wohingegen der Laser einen zeitlich sehr viel reguläreren, fast geordneten, gleichmäßigen Photonenstrom aussendet.

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