Laser-Preise

Kristalline Beschichtungen, die die Optik-Welt verändern

Dr. Garrett Cole und Professor Dr. Markus Aspelmeyer, Gründer der Crystalline Mirror Solutions in Wien und Santa Barbara, erhalten einen von zwei 2. Preisen des Berthold Leibinger Innovationspreises 2016.

Die Gesetzmäßigkeiten der Natur erschließen sich dem Menschen seit jeher durch Beobachten und Ausprobieren. Ein fallender Apfel soll Newton auf die Idee seiner Gravitationstheorie gebracht haben. Drei Jahrhunderte später bauen internationale Kollaborationen Hunderter Wissenschaftler hochpräzise Messinstrumente, um die inzwischen von Einstein postulierten Gravitationswellen nachzuweisen. Der vergangenes Jahr mit dem LIGO Gravitationswellenobservatorium gelungene Nachweis dieser Raumzeitverzerrungen ist eines der jüngsten spektakulären Beispiele für die extrem hohe Messgenauigkeit laserbasierter Instrumente. Die winzige Raumverzerrung konnte mit Laser zwischen zwei Spiegeln in kilometerlangen optischen Interferometern nachgewiesen werden.

Dabei kämpften die Forscher seit vielen Jahren mit einem hartnäckigen Problem. Die Genauigkeit der genutzten optischen Resonatoren wird nunmehr begrenzt durch die Qualität der Spiegel. Die Messapparaturen sind inzwischen so genau, dass bereits die thermische Bewegung der dielektrischen Spiegelschichten die Signale verunreinigen. Dr. Garrett Cole, Materialwissenschaftler aus Kalifornien und Professor Markus Aspelmeyer von der Universität Wien haben für dieses Problem eine geniale Lösung gefunden. Sie beschritten einen grundsätzlich neuen Weg und nutzen die einzigartigen optischen und mechanischen Eigenschaften kristalliner Halbleiter für neuartige stabile Spiegelbeschichtungen. Sie reduzieren das thermische Rauschen um den Faktor zehn. 2012 gründeten sie die Firma Crystalline Mirror Solutions. Mit Hauptsitz in Wien und einer Fertigung in Santa Barbara im Silicon Valley bietet sie diese kristallinen Spiegel für Laseroptiken an. Dazu entwickelten Cole und Aspelmeyer ein Verfahren, das es möglich macht, Schichtstrukturen aus epitaktisch hergestellten monokristallinen Halbleitern auf beliebige Substrate zu transferieren, auch solche mit gekrümmter Oberfläche.  

Solche Spiegel können die Empfindlichkeit zukünftiger Gravitationswellenobservatorien noch einmal erheblich verbessern oder die Genauigkeit optischer Atomuhren weiter steigern. Mit solchen optischen Uhren lassen sich bereits Änderungen in der Taktfrequenz durch das Gravitationsfeld der Erde beobachten, wenn eine von zwei Uhren nur um wenige Zentimeter in der Höhe bewegt wird.

Aber auch jenseits der Grundlagenforschung bieten die neuartigen kristallinen Spiegel interessante Anwendungsmöglichkeiten: Ein wichtiger Vorteil ist die – verglichen mit herkömmlichen Spiegelschichten – 50-fach höhere Wärmeleitung. Diese Eigenschaft ist insbesondere für Anwendungen von Hochleistungslasern in der Materialbearbeitung von großem Interesse. Die neue Technik liefert auch erstmals hochreflektierende Spiegel mit geringen optischen Verlusten im immer wichtiger werdenden mittleren infraroten Spektralbereich. Hochempfindliche Laser-Spektrometer detektieren molekulare Spurengase zum Beispiel im Umweltschutz oder in der medizinischen Diagnostik.


Download

Download Pressemitteilung

Die Pressemeldung „Kristalline Beschichtungen, die die Optik-Welt verändern“ steht Ihnen zum Download bereit:

Ihr Ansprechpartner

Bei Fragen helfe ich Ihnen

Sven Ederer