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Laserlicht nach Belieben

Ein winziger beweglicher Spiegel beeinflußt die Wellenlänge

Von Rainer Scharf

Nur so groß wie ein Salzkorn ist ein Halbleiterlaser, den jetzt chinesische Forscher hergestellt haben. Trotz seiner winzigen Abmessungen verfügt er über einen beweglichen Spiegel, mit dem sich die Wellenlänge des abgestrahlten Lichts verändern läßt. Dadurch bietet sich dieses Bauteil für Anwendungen in der Datenübertragung an. Winzige Halbleiterlaser haben die Übertragung von Daten mit Licht revolutioniert. Wenn sie von elektrischem Strom durchflossen werden, geben sie intensives Licht einer bestimmten Wellenlänge ab. Einen gepulsten elektrischen Strom, dessen Taktfolge Informationen enthält, wandelt solch ein Laser in gepulstes Licht und damit in optische Informationen um.

Das Herzstück des Lasers, den Ai Qun Liu und seine Mitarbeiter von der Nanyang Technological University in Singapur jetzt entwickelt haben, ist ein nur wenige zehntel Millimeter großer quaderförmiger Stapel aus horizontal angeordneten Halbleiterschichten. Sobald ein elektrischer Strom senkrecht durch die Schichten fließt, entsteht Licht, das sich entlang der Schichten horizontal ausbreitet. Ein Teil davon wird von den beiden glatten Endflächen des Quaders in das Innere des Stapels zurückgeworfen, während der Rest durch die Endflächen entweichen kann.

Die hin und her reflektierten Lichtwellen werden immer mehr verstärkt, vorausgesetzt, der Wellenzug paßt genau zwischen die beiden Endflächen des Quaders. Nur bei Licht passender Wellenlänge gerät der Quader in Resonanz - vergleichbar einer klingenden Glocke. So wie die Glocke Töne verschiedener Frequenz abgibt, sendet auch der Laser zunächst Licht unterschiedlicher Wellenlänge aus. Mit dem Hohlspiegel können ihn die Forscher aber dazu bringen, nur noch Licht einer bestimmten Wellenlänge abzustrahlen.

Foto: Nanyang Technological University

Der beweglich gelagerte Spiegel, der etwa ein zwanzigstel Millimeter groß ist, befindet sich an einer der beiden Endflächen des Halbleiterlasers. Er wirft das dort austretende Licht in das Halbleitermaterial zurück. Dadurch verändern sich die optischen Eigenschaften des Lasers. So kann nur noch eine seiner Resonanzschwingungen angeregt werden ("Applied Physics Letters" Bd. 84, S. 329). Das Licht, das der Laser daraufhin durch seine spiegelfreie Endfläche abstrahlt, weist nur noch eine bestimmte Wellenlänge auf. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung läßt sich der Abstand des Spiegels vom Laser stufenlos um insgesamt vier Mikrometer verändern. Dadurch kann man die Wellenlänge des abgegebenen Lichts beeinflussen. Der Laser stimmt sich jeweils auf diejenige seiner Resonanzschwingungen ein, die durch den Spiegel am wenigsten beeinträchtigt wird. Da sich der winzige Spiegel innerhalb einer tausendstel Sekunde hin- und herbewegen läßt, können die Forscher die Wellenlänge schnell zwischen verschiedenen Werten hin und her schalten. Aufgrund seiner hohen Schaltgeschwindigkeit dürfte sich der winzige Laser für die optische Datenübertragung mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen eignen. 

Text: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 09.02.2004, Nr. 33 / Seite 32
 

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