Licht: Weltrekord in Farbe

Photonische Kristallfaser erzeugt Licht vom ultravioletten bis zum mittleren infraroten Spektral-Bereich

Bunter als ein Regenbogen ist das Licht, das Forscher des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts in Erlangen erzeugen. Die Wissenschaftler schicken einen infraroten Laserpuls mit niedriger Energie durch eine photonische Kristallfaser (PCF), die sie so maßgeschneidert haben, dass sich das Spektrum des Laserpulses stark verbreitert und der Puls als helles weißes Licht aus der Faser tritt.

Das Spektrum erstreckt sich dabei vom besonders kurzwelligen ultravioletten Teil bis zum infraroten Bereich – ein Weltrekord. Photonische Kristallfasern werden ihrer ganzen Länge nach von hohlen Kanälen durchzogen, die sich symmetrisch um den Kern der Faser anordnen. Nun haben die Erlanger Forscher solche Glasfasern erstmals aus einem Material gefertigt, das anders als herkömmliches Quarzglas besonders widerstandsfähig gegen ultraviolette Strahlung, aber schwer zu verarbeiten ist. Das Licht mit dem Weltrekordspektrum könnte viele Untersuchungen in der biomedizinischen Forschung, in der Physik und der Chemie erleichtern oder gar erst ermöglichen.

[note Brillante Quelle für weißes Licht: Eine photonische Kristallfaser haben Erlanger Max-Planck-Forscher so maßgeschneidert, dass sie aus einem infraroten Laserpuls Licht mit einem besonders breiten Spektrum erzeugen können. Dabei kommt es entscheidend darauf an, wie sich die hohlen Kanäle, die sich durch die Glasfaser ziehen, um den Faserkern anordnen. Bild © Xin Jiang]

Licht ist heute das wichtigste Werkzeug der Wissenschaft. Wenn Forscher etwa die biochemischen Prozesse in Krebszellen verfolgen wollen, strahlen sie Licht verschiedener Farben in die Zelle und suchen mithilfe leuchtender Proteine Möglichkeiten, Tumore zu stoppen. Auch chemische Reaktionen lassen sich mit Licht beobachten und sogar steuern. Und in der Physik geht ohne Licht nicht viel, schließlich entlockt es Atomen, Molekülen und Kristallen in spektroskopischen Methoden zahllose Informationen über deren Strukturen und Eigenschaften. Eine Lampe mit einem sehr breiten Spektrum dürfte daher viele Anwendungen finden, vor allem wenn sie mit den Qualitäten der Lichtquelle aufwarten kann, die Erlanger Forscher um Philip Russell, Direktor am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, nun präsentieren.

Weißes Licht, das alle Wellenlängen, sprich Farben des sichtbaren Lichts enthält, lässt sich zwar auf vielfältige Weisen erzeugen. Wenn Russells Team sehr kurze, infrarote Pulse mit relativ niedriger Energie durch eine photonische Kristallfaser schickt, entsteht aber weißes Licht mit Rekordeigenschaften: „Mich begeistert am meisten, dass unser Licht einen so großen Teil des ultravioletten Bereichs im Spektrum abdeckt“, sagt Philip Russell. „Gerade dafür gab es bisher keine vergleichbare Lichtquelle.“ Erst jetzt könne man daher Moleküle in einem Bereich untersuchen, in dem alte chemische Bindungen gelöst und neue geknüpft werden.

Folgt: Die Helligkeit des Lichts bleibt über das ganze Spektrum gleich