Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Kalifornien in Los Angeles hat Silizium dazu gebracht, Laserlicht auszustrahlen. Dazu wurde ein nur wenige Zentimeter langer Wellenleiter aus Silizium in einem Glasfaserring mit energiereichen Laserpulsen angeregt. Durch den so genannten Raman-Effekt strahlte das Silizium daraufhin selbst Laserlicht einer etwas größeren Wellenlänge aus. Die Studie ist im Online-Fachmagazin Optics Express (Band 12, Seite 21) veröffentlicht.
Forscher versuchen schon seit langem, Silizium mit unterschiedlichen Mitteln zur Aussendung von Laserlicht anzuregen. Ziel dieser Forschung ist es, winzige Laser aus Silizium auf herkömmlichen Elektronikchips ? ebenfalls aus Silizium ? zu integrieren, um somit Datenübertragung in Computern mittels Lichtstrahlen zu ermöglichen.
Bahram Jalali und sein Team haben Silizium nun mithilfe von Infrarotlaserpulsen zur Aussendung von Laserlicht einer Wellenlänge von etwa 1,7 Mikrometern gebracht. Dabei gaben die kurzwelligeren Anregungspulse einen Teil ihrer Energie an die Siliziumatome ab, und durch einen nichtlinearen Effekt wurde die Energiedifferenz daraufhin ebenfalls als Laserpulse einer höheren Wellenlänge abgegeben.
Bevor Siliziumlaser allerdings kommerziell eingesetzt werden können, sind noch viele weitere Schritte vonnöten. So müssen beispielsweise effiziente Resonatoren aus Silizium hergestellt werden, um den Raman-Effekt zu verstärken und somit Laserpulse einer höheren Energie zu erzeugen. Dann könnte es auch möglich sein, einen Siliziumlaser herzustellen, der Laserlicht kontinuierlich und nicht nur in Pulsen aussendet. Ein weiterer Schwachpunkt des von Jalali demonstrierten Lasers liegt darin, dass er mit Licht und nicht auf elektrischem Wege zur Aussendung von Laserlicht angeregt werden muss.
In der Zwischenzeit könnte der Siliziumlaser allerdings zahlreiche Anwendungen in Sensoren finden, falls es gelingt, dessen Wellenlänge um mehrere Duzend Mikrometer zu vergrößern. Dieser Frequenzbereich ist nämlich bisher noch nicht von Lasern abgedeckt, und zahlreiche biologische Moleküle lassen sich durch derartiges langwelliges Infrarotlicht anregen.
Stefan Maier
