Neuer Pulsdauerrekord

Unter den Wissenschaftlern befinden sich auch Mitarbeiter vom Max-Born- Institut (MBI) und Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH). Ihr Hauptaugenmerk richtet sich darauf, die Dauer der Laserpulse zu verkürzen. Je kürzer sie sind, desto konzentrierter ist ihre Energie. Damit lässt sich nicht nur Material besser bearbeiten.

Für die Forschung bedeuten kürzere Pulse zeitlich genauer aufgelöste Messungen, vergleichbar mit einem Mikroskop, das ein detailreicheres Bild liefert.
Bei 480 Femtosekunden lag bisher der Rekord für die Pulsdauer eines Halbleiter-Scheibenlasers. "Wir haben die Pulsdauer auf 290 Femtosekunden verkürzt", so die Wissenschaftler, "das ist gleichzeitig die kürzeste Pulsdauer aus Halbleiterlasern überhaupt."

Herzstück des Lasers ist ein nur Stecknadelkopf großes und nicht einmal haardickes Plättchen aus Halbleitermaterial. Darin befinden sich vier extrem dünne Schichten aus Indium-Gallium-Arsenid. In diesen so genannten Quantenwells werden durch Energiezufuhr die für den Laserbetrieb erforderlichen Photonen erzeugt und in Richtung der Oberfläche emittiert. Mit Hilfe eines sättigbaren Absorbers, ebenfalls ein Halbleiterbauelement, werden die Schwingungsmoden im Laserresonator gekoppelt und Laserpulse entstehen.

Durch eine geringere Dicke des Halbleiter- Plättchens und eine Beschichtung haben die Forscher den Chirp verringert, der aus internen Reflexionen resultiert. Chirp entsteht auch, weil sich bei Durchlauf des Laserpulses durch Halbleiter die Konzentration der freien Ladungsträger und damit der Brechungsindex zeitlich ändert. In der Licht erzeugenden Halbleiterstruktur sinkt die Ladungsträgerdichte, im sättigbaren Absorber nimmt sie zu. Daraus resultiert idealerweise ein spiegelbildlicher, kompensierend wirkender Chirp. "Durch eine in den Zwischenschichten zu den Quantenwells hin sinkende Aluminiumkonzentration erreichen wir, dass die freien Ladungsträger schneller als durch bloße Wärmediffusion in die Quantenwells wandern, was die Ladungsträgerdichte modifiziert", erläutert der Wissenschaftler.

COMPAMED.de; Quelle: Max-Born-Institut