Forscher der Ingenieursschule der Harvard University (SEAS) und der Technischen Universität Graz haben das sogenannte chromatische Dispersionsproblem mittels runden Siliziumtürmchen gelöst. Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein extrem kurzer Laserpuls eine Linse passiert. Rotes Licht bewegt sich schneller als blaues Licht hindurch, sodass der Strahl an Schärfe verliert.
Heutzutage wird dieses Laufzeitproblem durch zusätzliche Komponenten behoben, die die Grösse der optischen Geräte erhöhen. Das US-österreichische Forscher-Team hat eine weit elegantere Lösung gefunden. Sie scheiden auf den Linsen winzige runde Siliziumtürmchen ab. Diese haben einen Durchmesser von gerade einmal 158 Nanometern - ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter.
Die Säulen, die in einem genau festgelegten Abstand platziert sind, wirken als Bremse für das rote Licht. Sie fangen es ein und geben es mit einer winzigen Verzögerung ab, sodass das blaue Licht aufholen kann. Der Strahl behält seine Schärfe und sorgt für eine makellose Abbildung. "Unser flexibler Ansatz kann schnell in konventionelle Optiken implementiert und an verschiedene Spektralbereiche und Anwendungen angepasst werden", sagt Federico Capasso von der SEAS.
Die Nanosäulen aus Silizium werden mit den gleichen kommerziellen Lithographie-Werkzeugen wie industrielle Halbleiter hergestellt, was es einfach macht, diese Beschichtungen schnell auf bestehende optische Komponenten aufzutragen. Das erweitert laut den Experten die Anwendbarkeit von Femtosekunden-Laserpulsen.
Laserblitze, die nur Billionstel oder gar Billiardstel Sekunden dauern, werden zu einem noch wertvolleren Instrument für die Beobachtung von chemischen Reaktionen in Echtzeit, die Sichtbarmachung von feinsten Strukturen in lebenden Zellen, die Übertragung von Daten über weite Strecken mit hoher Leistung und zahlreicher weiterer Anwendungen.
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