Weltweit arbeiten Wissenschaftler daran, Laser mit immer kürzeren Wellenlängen zu erzeugen. Denn je kürzer die Wellenlänge, desto kleiner sind die Strukturen, die man mit solchen Lichtquellen untersuchen und auch erzeugen kann. Das Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) arbeitet derzeit am Konzept eines völlig neuartigen, diodengepumpten Festkörperlasers. Dieser könnte die Röntgenlaser wesentlich effizienter mit Lichtenergie versorgen und so deren Genauigkeit verbessern.
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Bislang nutzen die Labore herkömmliche Festkörperlaser, um die Röntgenlaser mit der benötigten Lichtenergie zu versorgen, beziehungsweise zu „pumpen“. Diese Laser besitzen jedoch bisher eine begrenzte Stabilität, die dazu führt, dass Messungen zu ungenau werden. „Vor allem bei der Summierung von Messwerten und der Mittelung entstehen ´verschmierte` Mess- Signale“, erläutert Peter-Viktor Nickles vom MBI. Diodenbetriebene Laser dagegen seien als Pumplaser weitaus stabiler und führten daher zu genaueren Messergebnissen, auch bei sich schnell wiederholenden Lichtblitzen, im Fachjargon hohe Repetitionsraten genannt.
Meilenstein in der Entwicklung von Röntgenlasern
„Erstmalig soll bei uns ein solch kurzwellig strahlender Laser aufgebaut werden, der von einem neuartigen diodengepumpten Festkörperlaser angeregt wird“, so Nickles. Das Konzept, einen Röntgenlaser auf der Basis von diodengepumpten Festkörperlasern zu entwickeln sei völlig neu, erklärt der Physiker. Angestrebt sind erstmalig Repetitionsraten von vorerst bis zu 100 Hertz. „Das geht nur mit Diodenbarren“, sagt Nickles. Der Aufbau, geplant bis Ende 2007, stelle nach Ansicht des Wissenschaftlers einen „Meilenstein in der Entwicklung von Röntgenlasern dar“. Die Diodenlaser basieren auf neuen Ansätzen für die Schichtstrukturen (Epitaxie) und der lateralen Strukturierung. Sie emittieren im Wellenlängenbereich um 935 Nanometer und erlauben eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Strahlformung.
Einer der ganz großen Vorteile eines solchen Apparats ist neben dem kurzwelligen Licht und der relativ geringen Pumplaserenergie seine vergleichsweise geringe Größe. Die Fläche mehrerer Schreibtische soll ausreichen, um einen Röntgenlaser aufzubauen. Damit kann die intensive kurzwellige Lichtquelle auch in anderen Labors genutzt werden und wird somit für industrielle Anwendungen interessant. Ihre Flexibilität und Verbreitungsmöglichkeit macht sie zu einer interessanten Komplementärquelle zu den so genannten kurzwelligen Freien Elektronen Lasern (FEL), die als einzelne Großanlagen auf der Basis von Teilchenbeschleunigern arbeiten.
Röntgenlaser-Konferenz
Die Investitionsbank Berlin unterstützt das MBI-Projekt über das Programm zur Förderung von Forschung, Innovationen und Technologien (ProFIT). Beteiligt ist auch das benachbarte Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), von dem die speziellen Diodenbarren kommen. Auf der 10. Internationalen Röntgenlaser-Konferenz -“10th ICXRL“ in Berlin werden am 25. August Wissenschaftler aus aller Welt diese und andere neue Entwicklungen vorstellen und diskutieren.
(idw – Forschungsverbund Berlin e.V., 17.08.2006 – AHE)
