Newsletter abonnieren

Sie stimmen durch die Nutzung unserer Website zu, dass Cookies auf Ihrem Gerät gespeichert werden und Google Analytics zum Einsatz kommt, um Ihnen den bestmöglichen Service zu bieten. Nähere Infos dazu finden Siehier.
Österreich.
Wo Ihre Gewinne in den Himmel wachsen.

Rausschmeißer-Atome achten auf Einbahnregelung für Licht

Sogenannte optische Isolatoren, die Licht in einer Richtung durchlassen und in der anderen Richtung blockieren, gibt es schon lange, wie es in einer Aussendung der TU heißt. "Die meisten bisherigen optischen Isolatoren beruhen auf dem sogenannten Faraday-Effekt: Man legt ein starkes Magnetfeld an ein transparentes Material an, das sich zwischen zwei gegeneinander verdrehten Polarisationsfiltern befindet. Die Richtung des Magnetfelds legt dann fest, in welche Richtung Licht diese Anordnung passieren kann", erklärte Arno Rauschenbeutel vom Atominstitut der TU Wien.

Nicht für Nanometer-Bereich geeignet

Auf den Nanometer-Bereich (ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter) lasse sich dieses Prinzip aus technischen Gründen allerdings nicht umlegen. Andere Methoden, die symmetrische Ausbreitung des Lichts zu brechen, funktionieren wiederum nur bei hohen Lichtintensitäten. In der Nanotechnologie geht es aber um kleinste Lichtsignale bis hin zu Pulsen, die lediglich aus einzelnen Photonen bestehen.

Anwendungen für eine Nano-Licht-Einbahnstraße würden Forschern und Technikern jedoch einige einfallen. "Man versucht heute, optische integrierte Schaltkreise zu bauen, mit ähnlichen Funktionen wie man sie aus der Elektronik kennt", erklärte Rauschenbeutel.

Die neue Methode, die das Wiener Team nun im Fachjournal "Physical Review X" vorstellte, setzt auf Besonderheiten des Licht-Tanzes durch ultradünne Glaserfasern. Auch dort kann sich Licht in beide Richtungen ausbreiten. In der dünnen Faser erfährt die Schwingungsrichtung (Polarisation) der Lichtwelle allerdings eine Veränderung: "Die Polarisation dreht sich wie der Rotor eines Helikopters", so der Physiker.

Ob sich das Licht im oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, hängt davon ab, ob es in der Glasfaser vorwärts oder rückwärts läuft. Dass die Ausbreitungsrichtung und der Schwingungszustand fest miteinander verknüpft sind, machten sich die Wissenschafter zunutze: Sie koppelten speziell präparierte Alkalimetall-Atome an die Glasfaser, die auf die beiden Licht-Rotationsrichtungen unterschiedlich reagieren.

Einbahnstraße in integrierten optischen Chips

Während diese Atome keinen Einfluss auf Licht nehmen, das in Vorwärtsrichtung unterwegs ist, koppelt Licht im Rückwärtstanz an die Alkali-Atome "und wird von diesen aus der Glasfaser gestreut", so Rauschenbeutel. Eine solche Einbahnstraße soll sich nun auch in integrierten optischen Chips einbauen lassen, was neue Wege für die optische Signalverarbeitung eröffne.

Dass das Prinzip funktioniert, zeigten die Wissenschafter in zwei verschiedenen Versuchsaufbauen. In einem Experiment genügte sogar nur ein Atom als Rausschmeißer. Rauschenbeutel: "Wenn wir nur ein einziges Atom verwenden, können wir den Prozess noch viel subtiler steuern. Man kann dieses Atom dann in einen Zustand versetzen, in dem es das Licht sowohl sperrt als auch durchlässt." Dieser paradoxe, mit den seltsamen Regeln der Quantenphysik aber vereinbare Effekt, würde zusätzlich noch neue Optionen für die optische Verarbeitung von Quanteninformation eröffnen.

Service: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.5.041036

Auf Facebook teilen Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Twitter teilen

Testimonials

Veranstaltungen

Treffen Sie uns bei Veranstaltungen, Seminaren und Messen - weltweit.

  • Österreichische Wirtschaftsmission nach St.Petersburg

    24. - 25.05.2018, Санкт-Петербурге

  • Meet us @ Pioneers '18

    24. - 25.05.2018, Vienna

Österreich-Karte

Finden Sie den perfekten Standort für Ihr Unternehmen

Österreich kann auf ein gutes Arbeitsklima verweisen - Streiks werden nur in Sekunden gemessen. Für uns als global player ist Lieferzuverlässigkeit von eminenter Bedeutung.

Opel Austria

Logo
Alle Testimonials

Neues vom Standort Österreich

Im Mai ist Österreich DER Startup-Hotspot

Apple-Co-Founder Steve Wozniak oder Angie Jones von Twitter und Microsoft-AI-Experte Joseph Sirosh werden Mitte Mai ein Publikum von 8.000 Menschen bei WeAreDevelopers Conference begeistern.

Autonomes Fahren: Poleposition für Österreich

Ich fahre leidenschaftlich gerne Auto – schon immer. Als Jugendlicher konnte ich es kaum erwarten, endlich den Führerschein zu machen. Gleichzeitig blickt der Technikenthusiast in mir voller Spannung auf die gerade stattfindende Revolution in der Automobilindustrie: Wohin geht der Wandel in der Branche? Wie verändert sich unser Verständnis von Mobilität? Werden wir künftig überhaupt noch selbst am Steuer sitzen? Viele der Antworten auf diese Schlüsselfragen kommen von österreichischen Akteuren.

alle News alle Blog Einträge