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News: Klein, kleiner - noch klitzekleiner

Forscher haben einen neuen Mikrolaser hergestellt, der nur ein Bruchteil so groß ist wie die bisher vorherrschenden Winzlinge. Dieser mikroskopisch kleine Laser besteht aus Kristallen poröser Mineralien, sogenannten Zeoliten. Nach Ansicht der Wissenschaftler ist es noch zu früh, um bereits spezifische Anwendungen für diese Bauteile vorherzusagen. Aber fest steht, daß sie leistungsfähiger als bereits existierende Kleinstlaser sind.
Auch die Laser unterliegen dem Drang zur Miniaturisierung, doch bisher gab es eine Grenze. Wenn herkömmliche Halbleiterlaser, wie sie beispielsweise zum Lesen von CDs benutzt werden, zu klein gebaut werden, überhitzen sie. Die Physiker entwickelten dagegen die sogenannten Farbstofflaser. Dabei ist ein Licht aussendendes Molekül – gewöhnlich ein Farbstoff – in einem kleinen Hohlraum eingeschlossen, der speziell geformte Wände hat, wie etwa die von kompliziert geätzten Kristallen. Doch auch diese Methode hat ihre Nachteile: Geätzte Kristalle können nur bis zu einer bestimmten minimalen Größe zugeschnitten werden, und bis zur endgültigen Gestalt bedarf es peinlich genauer Korrekturen. Übrigens kann dieser "Hohlraum" nicht nur ein vom Kristall umschlossener hohler Raum sein, sondern es kann sich auch um den Überrest eines ansonsten weggeätzten Kristalls handeln: ein von Luft umschlossener Kristallraum. Man spricht daher lieber von einem Resonator anstatt von einem Hohlraum.

In den Physical Review Letters vom 23. November (Abstract) stellen nun Franco Laeri von der Technischen Universität Darmstadt und seine Kollegen einen Mikrolaser vor, der viele dieser Probleme umgeht. Anstatt einen Kristall zu ätzen, züchteten die Wissenschaftler aus Aluminumphosphat Zeolitkristalle, deren Wände gerade richtig geformt sind, um die Lichtenergie einzufangen. Bei dem als Totalreflexion bezeichneten Phänomen bewegt sich das Licht entlang der Wände und bleibt somit im Inneren des Resonators, anstatt nach außen zu dringen.

In das Zeolit spritzten die Forscher dann den Farbstoff Pyridin-2. Werden die Pyridin-2-Moleküle richtig in den Resonator eingepaßt, stören sie einander nicht und emittieren das Laserlicht sehr gut. Nachdem die Moleküle von einem anderen Laser angeregt wurden, beginnt der Farbstoff Photonen zu emittieren, die wir als Laserlicht wahrnehmen. Wie bei Mikrolasern üblich, verliert der Resonator nicht die Anregungsenergie. Dadurch ist die Lichtemission des Lasers äußerst effektiv – und das Problem der Überhitzung tritt nicht mehr auf.

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