Polariton-Laser: Stromsparender Laser arbeitet bei Zimmertemperatur
US-Forscher haben einen Polariton-Laser(öffnet im neuen Fenster) mit elektrischer Anregung entwickelt, der bei Zimmertemperatur arbeitet. Polariton-Laser nehmen deutlicher weniger Leistung auf als herkömmliche Laser. Bisher entwickelte Polariton-Laser benötigen aber Temperaturen im Bereich von wenigen Kelvin.
Polaritonen sind Quasiteilchen, die durch die Wechselwirkung zwischen elektromagnetischen Wellen und Materie entstehen. In diesem Fall besteht es aus einem Photon und einem Exziton. Ein Exziton(öffnet im neuen Fenster) ist ein Elektron-Loch-Paar, wobei sich das Loch verhält, als sei es positiv geladen. Elektron und Loch ziehen sich also gegenseitig an und bilden ein Exziton.
Kohärenter Lichtstrahl
Unter bestimmten Bedingungen bindet sich ein Exziton an ein Photon, und es entsteht ein Polariton. Die Polaritonen erreichten schließlich ihr niedrigstes Energieniveau und zerfielen dann, erklärt Projektleiter Pallab Bhattacharya von der Universität des US-Bundesstaates Michigan in Ann Arbor. Dadurch emittiert das System einen kohärenten Lichtstrahl - genau wie ein konventioneller Laser.
Der Vorteil dieses Polariton-Lasers sei, dass weniger Energie benötigt werde, um die Elektronen anzuregen. "Der Schwellenstrom kann sehr gering sein, was ein extrem zugkräftiges Merkmal ist" , sagt Bhattacharya(öffnet im neuen Fenster) . Die Leistungsaufnahme sei etwa um den Faktor 250 geringer als bei einem herkömmlichen Laser. Der von ihm und seinem Team entwickelte Polariton-Laser sende eine ultravioletten Strahl aus und nehme dabei 1 Mikrowatt auf.
Erster Polariton-Laser mit Zimmertemperatur
Dadurch, dass der Polariton-Laser bei Zimmertemperatur arbeite, sei er der erste, der auch für konventionelle Anwendungen eingesetzt werden könne, erklären die Forscher. Polariton-Laser könnten beispielsweise für die Datenübertragung in oder zwischen Computerchips eingesetzt werden. Das könnte kleinere und leistungsfähigere elektronische Geräte ermöglichen. Weitere Anwendungen sehen die Forscher in der Medizin.
Es gibt bisher ohnehin nur sehr wenige Polariton-Laser. Den ersten funktionsfähigen haben im vergangenen Jahr Forscher an der Universität in Würzburg gebaut(öffnet im neuen Fenster) . Dieses System benötigt eine Temperatur von 10 Kelvin, etwa minus 263 Grad Celsius.