Für schärfere Bilder auf dem Bildschirm, klarere Ferngespräche per Telefon und bessere Datenübertragung in Glasfasernetzen könnte ein neuer Farbstofflaser sorgen. Das berichten Wissenschaftler der University of Buffalo in der Fachzeitschrift Nature.
In einem gewöhnlichen Laser wird nur ein Photon benötigt, um genau ein Laserteilchen in einen angeregten Zustand zu hieven. Gleich drei Photonen benötigt dagegen das organische Farbstoffmolekül der Physiker um Paras Prasad von der University of Buffalo.
Was auf den ersten Blick nur wie Photonenzählerei klingt, macht in der Anwendung große Unterschiede: Das Farbstoffteilchen, dass durch drei Photonen zugleich angeregt wird, hat einen räumlich viel schärfer begrenzten Energiezustand. Und bei vielen angeregten Farbstoffmolekülen macht das in der Summe ein viel engeres Energieintervall, in dem die Teilchen sitzen. Die Energie, die diese Farbstoffteilchen abgeben, wenn sie in den Grundzustand übergehen, ist folglich viel schärfer oder – um in der Sprache von Bild und Ton zu bleiben -, weniger verrauscht.
Zum Anregen der Farbstoffmoleküle verwendeten die Wissenschaftler Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 Mikrometern. Das ist eine der zwei Frequenzen, die für die Datenübertragung in Glasfasern geeignet sind. “Wir haben Licht mit einer Wellenlänge im Übertragungsbereich genommen, dann in unseren Drei-Photonen-Prozess hineingepumpt und damit sehr effiziente, räumlich begrenzte Emissionen im sichtbaren Licht erzeugt,” fasst Prasad zusammen.
Da sichtbares Licht von dem Laser ausgesandt wird, sollten damit auch Bilder ungekannter Schärfe dargestellt werden können. Auch in der Medizin könnte das neue Lasersystem zum Einsatz kommen, da Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 Mikrometern gut in Gewebe eindringt, ohne dabei Zellen so stark zu schädigen wie bei sichtbarem Licht der Fall.
Über die vielseitigen Anwendungen hinaus dürfte für die Wissenschaft ein Effekt bedeutend sein: Aus Licht niedriger Frequenz wird Licht mit größerer Frequenz, die absorbierten Photonen haben eine kleinere Frequenz wie die vom Lasermedium ausgesandten. Es findet eine so genannte Upconversion statt.
Susanne Donner
