Neue grüne Laser: Durchbruch in der Technologie eröffnet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten

BerlinWissenschaftler haben einen bedeutenden Fortschritt in der Lasertechnologie erzielt, indem sie kleine Laser entwickelt haben, die grünes Licht ausstrahlen. Die Herstellung stabiler, kleiner grüner Laser war bisher sehr schwierig, ein Problem, das als „Grüne Lücke“ bekannt ist. Bisherige Methoden, bei denen elektrische Ströme in Halbleitern verwendet wurden, funktionierten zwar für rote und blaue Laser, jedoch nicht für grüne Laser. Nun haben Forscher vom National Institute of Standards and Technology (NIST) dieses Problem gelöst, indem sie ein kleines optisches Bauteil namens Mikroresonator verändert haben.

Das Team entwickelte ein kleines, chipgroßes Gerät, das seine Dicke ändern und mehr Luft ausgesetzt werden kann. Auf diese Weise kann es eine Vielzahl von Lichtwellenlängen erzeugen, die den gesamten grünen Bereich abdecken. Diese Verbesserung könnte in vielen aufregenden Anwendungen genutzt werden.

• Kommunikation unter Wasser dank der Durchlässigkeit des Wassers für blau-grüne Wellenlängen
• Medizinische Behandlungen wie Lasertherapie bei diabetischer Retinopathie
• Vollfarbige Laserprojektionen für Displays
• Quantencomputing und -kommunikation

Der in dieser Studie verwendete Mikroresonator besteht aus Siliziumnitrid. Wenn Infrarotlicht in das ringförmige Gerät eintritt, zirkuliert es mehrfach, wird sehr intensiv und interagiert mit dem Siliziumnitrid. Diese Interaktion führt zu optischer parametrischer Oszillation (OPO), wodurch zwei neue Lichtwellenlängen, der Idler und das Signal, entstehen. Die Forscher stellten den Mikroresonator so ein, dass über 150 verschiedene Wellenlängen produziert werden.

Grüne Lasertechnologie öffnet neue Anwendungsbereiche

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Grüne Laser, die auf Chips gefertigt werden, können jetzt vielseitiger eingesetzt werden. So können beispielsweise kompakte grüne Laser in der Quantencomputer-Technologie zur Datenspeicherung in Qubits genutzt werden. Bisher kamen in Quanten-Systemen oft größere und schwerere Laser zum Einsatz, die außerhalb von Laboren schwer zu handhaben sind.

Die Verbesserung der Energieeffizienz bei der Erzeugung von Green-Gap Lasern ist von großer Bedeutung. Derzeit wird nur ein kleiner Teil der Eingangsleistung des Lasers in Ausgangsleistung umgewandelt. Bessere Verbindungen zwischen dem Eingangs-Laser und dem Wellenleiter, der das Licht in den Mikroresonator leitet, könnten diese Effizienz erheblich steigern.

Diese Entwicklung vervollständigt die Palette winziger Laser und erhöht ihre Nützlichkeit in verschiedenen fortschrittlichen Technologiebereichen. Dadurch ist die Arbeit des NIST-Teams von großer Bedeutung, da sie neue Chancen und verbesserte Anwendungen in mehreren Bereichen eröffnet.