Den weltweit kürzesten Lichtimpuls mit einer Dauer von 3,8 Femtosekunden ? der milliardste Teil einer millionstel Sekunde – haben Forscher des Berliner Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) erzeugt. Ihnen gelang dieser Weltrekord durch die Manipulation der Eigenschaften von Licht, dass durch schwingenden Gasmoleküle leuchtete. Zur Anregung nutzen sie einen Titan-Saphir-Laser.
Jetzt können ultraschnelle Phänomene mit bisher unbekannter Zeitauflösung untersucht werden, erläutert Forscher Georg Korn die Bedeutung ihrer Entdeckung. Die Femtosekunden-Technologie wird genutzt, um superschnelle Prozesse in Natur und Technik durch optische Verfahren zu erfassen, zu analysieren und zu steuern. Dabei wird Licht je nach Einsatzgebiet als universelle Sonde, als Werkzeug und als hoch effizienter Informationsträger eingesetzt. Die Forscher erwarten Anwendungen in der Mess- und Prozesstechnik, der Kommunikationstechnologie, der Medizin und Biotechnologie sowie in der Umwelttechnik und Materialentwicklung.
Bei ihrem neuen Verfahren nutzen die MBI-Physiker die molekularen Schwingungen in einer Gassäule. Moleküle schwingen im Bereich unter 100 Femtosekunden und sind damit als sehr schnelle Lichtmodulatoren einsetzbar. Das MBI-Team regt die schwingenden Gasmoleküle mit einem ersten starken Laserpuls, ähnlich einem Hammerschlag, an. Dann wird ein zweiter Puls durch das Gas geschickt, wobei sich seine Phase durch die bereits schwingenden Moleküle verändert und wieder neue Frequenzkomponenten entstehen. Die extrem kurzen Pulse können jetzt zur Untersuchung von ultraschnellen dynamischen Phänomenen beispielsweise in chemischen Reaktionen mit einer bisher unbekannten Zeitauflösung herangezogen werden.
Jan Oliver Löfken
