Millionen Mal schneller als der Blitz

Forscher des Max-Born-Instituts verbessern die Messbarkeit ultrakurzer Laserimpulse

Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) in Berlin haben eine Messanordnung für ultrakurze Laserpulse entworfen, mit der die Lichtblitze weitaus besser als bisher charakterisiert werden können. Die Messanordnung eignet sich für Pulse von nur wenigen Femtosekunden Dauer. Eine Femtosekunde ist der millionste Teil einer Milliardstelsekunde. Zum Vergleich: Das Blitzlicht eines Fotoapparats leuchtet für eine Sechzigstelsekunde auf. Würde man also eine Femtosekunde auf eine Sekunde ausdehnen, so würde das Blitzlicht im Vergleich dazu mehr als eine halbe Million Jahre lang leuchten.

Das große Problem bei so kurzen Lichtpulsen ist es, den zeitlichen Verlauf und die räumlichen Eigenschaften des Strahls zugleich zu messen. Eigentlich müsste man besser von einer hauchdünnen Lichtscheibe sprechen. Rüdiger Grunwald vom MBI und seine Kollegen haben das Problem mit einem System von winzigen Linsen gelöst, die auf Spiegeln sitzen. Eine solche Linse hat weniger als einen halben Millimeter Durchmesser und wird nicht geschliffen, sondern mit einem Aufdampfverfahren erzeugt. Schießt man nun die "Lichtscheibe" aus einem Titan-Saphir-Laser durch eine Anordnung mehrerer solcher Linsen, die aus Quartzglas bestehen, so entsteht ein Interferenzmuster. Intensitätsverteilung und Kontrast der einzelnen Ringe darauf liefern nach Frequenzwandlung mit einem nichtlinearen Kristall Informationen über die Charakteristik des Laserstrahls.

Die Versuche dazu wurden am MBI im Bereich von Prof. Thomas Elsässer durchgeführt. Das Verfahren ist inzwischen patentiert. Mit seiner Hilfe können verbesserte Laserquellen für neue Anwendungen entwickelt werden, zum Beispiel für die Untersuchung ultraschneller chemischer Prozesse.

Das Interferenzmuster ist nicht nur aussagekräftig, sondern auch so attraktiv, dass es zum Titelbild des neu erschienenen Verbundjournals wurde.