Spektrallinse ändert Farbspektrum

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Spektrallinse ändert Farbspektrum
Spektrallinse ändert Farbspektrum

Während normale optische Linsen vergrößern oder verkleinern, spreizt oder staucht die so genannte Spektrallinse das Farbspektrum. Wissenschaftlern des FHI (Fritz-Haber-Institut, Teil der Max-Planck-Gesellschaft), des niederländischen AMOLF (Institut für Atom- und Molekülphysik) und der schottischen University of St. Andrews entwickelten eine Linse, die z.B. einen Regenbogen auf eine einzige Farbe (etwa blau) verengt, was einer spektralen Stauchung entspricht. Auch der umgekehrte Prozess ist möglich. Mit Stauchung und Dehnung wäre daher die Kompression der Bandbreite optischer Datenübertragung denkbar.

 

Die Spektrallinse besteht im Kern aus einem so genannten photonischen Kristall, einem Festkörper, der beispielsweise ein regelmäßiges Muster von winzigen Löchern aufweist. Dies wirkt sich auf den Brechungsindex des Festkörpers aus und beeinflusst dadurch die Lichtausbreitung.
Der Kristall der Forscher um Tobias Kampfrath vom FHI besteht aus einer nur 220 nm dünnen Siliziumfolie, die wenige hundert Nanometer große Löcher hat. Ein sehr dünner Streifen in der Mitte der Folie bleibt frei von Löchern und dient als Lichtleiter. Durch diesen wird ein Lichtpuls geschickt, der sich aus verschiedenen Lichtwellenlängen zusammensetzt. Blaues Licht bleibt in der durch den Wellenleiter vorgegebenen Bahn. Rotes Licht hingegen dringt ein Stück weit in den perforierten Bereich der Folie ein.

 

Diese räumliche Trennung erlaubt es, die unterschiedlichen Lichtfarben unterschiedlich stark zu manipulieren. Die Idee: die Frequenz des roten Lichtes stärker zu erhöhen als die des blauen. So wird rotes Licht ins Blaue verschoben, wobei blaues Licht blau bleibt. Resultat ist rein blaues Licht. Ein sehr intensiver von oben auf die Siliziumfolie einstrahlender Laserpuls steuert die Verschiebung. Damit das blaue Licht vom Kontrollpuls verschont bleibt, wird der Lichtleiter in der Mitte mit einem schmalen Goldstreifen abgedeckt, der den Puls reflektiert.


Laut den Forschern ließe sich durch leichte Modifikationen am photonischen Kristall mit dem gleichen Mechanismus auch eine expandierende Spektrallinse bauen. Interessant ist, dass weder beim Stauchen noch beim Dehnen des Spektrums Information verloren geht.

 

Bild: FHI



 

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