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News: Wiedervereinigung setzt Erinnerungen frei

Egal ob es sich um eine Handkamera oder ein hausgroßes Teleskop handelt, CCDs (Charged Coupled Device) fangen mittlerweile fast überall die Bilder ein und speichern sie in digitaler Form als Nullen und Einsen. Jetzt haben Forscher ein Ein-Pixel-Gerät entwickelt, das Licht lang genug speichern kann, um eine vollständige und blitzschnelle optische Bildverarbeitung zu ermöglichen.
Licht kann nämlich für einen flüchtigen Moment in einem Potentialtopf gespeichert werden, in diesem Fall innerhalb eines geschichteten Halbleiters aus Galliumarsenid und Aluminiumarsenid. Kühlt man diesen auf eine Temperatur von etwa 100 Kelvin ab, so kann das Material für eine kurze Zeit gewissermaßen Elektronen-Löcher enthalten – Bereiche der Kristallstruktur, in denen ein Photon ein Elektron herausgeschlagen hat. Diese Löcher, die sich wie positiv geladene Teilchen verhalten, verbinden sich normalerweise wieder mit einem anderen freien Elektron und verschwinden sehr schnell unter Emission eines Lichtblitzes.

Wie in Science vom 26. Februar 1999 berichtet wird, hat eine Gruppe von Wissenschaftlern unter Leitung von Achim Wixforth von der Ludwig-Maximilians-Universität München einen Weg gefunden, die als Rekombination bezeichnete Vereinigung von Elektron und Elektron-Loch zu verzögern. Legt man an jeder Seite des Halbleiters eine Spannung an, so werden die Elektronen in die eine und Löcher in die andere Richtung gezogen. Solange die Spannung an den Elektroden anliegt, bleiben die Elektronen und Löcher getrennt.Damit wird das Signal, das ansonsten bei der Rekombination erzeugt worden wäre, zurückgehalten. "Wann immer wir wollen, drücken wir einen Knopf, schalten die Spannung ab, und das Licht kommt wieder heraus," sagt Wixforth und ergänzt, daß Speicherzeiten in der Größenordnung von einer Millisekunde möglich sein könnten. Der nächste Schritt wird es sein, mehrere Pixel zusammenzusetzen und zu versuchen, ein rudimentäres Bild zu berechnen.

Das endgültige Ziel dieser Forschung ist ein optischer Computer, in dem die Schaltung und Speicherung nur durch Lichtimpulse bewerkstelligt wird, sagt David Snoke von der University of Pittsburgh. Wixforths Lichtspeicher-Chip ist ein erster Schritt in diese Richtung.

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