Licht ertasten

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Die Elektronik der Zukunft wird rasant sein. Sie könnte mit den Frequenzen von Licht gesteuert werden. Das würde heißen: Schaltvorgänge wären ungefähr 100.000 Mal schneller, als sie es heute sind. Um diese sogenannte Lichtwellenelektronik zu entwickeln, bedarf es einer genauen Kenntnis der Eigenschaften von Lichtwellen. Deren elektromagnetische Felder lassen sich mit modernen, sogenannten „field sampling“-Methoden abtasten. Die Methode ist etabliert, aber in ihren Details noch nicht vollständig verstanden.

Nun hat ein internationales Team an der LMU unter Leitung von Prof. Matthias Kling und Dr. Boris Bergues mithilfe experimenteller Untersuchungen und numerischer Rechnungen herausgefunden, was genau während des Abtastens von Lichtfeldern passiert und wie diese bei ihrer Wechselwirkung mit Materie messbare Ströme induzieren. „Für die makroskopische Signalbildung durch ultraschnelle Ströme in Gasen spielt die Streuung und Ladungswechselwirkung der erzeugten Ladungen eine wichtige Rolle“, sagt Dr. Johannes Schötz, Erstautor der Publikation. Die Studie ist ein wichtiger Schritt zu neuen opto-elektronischen Anwendungen. Sie ebnet den Weg hin zu einer licht-gesteuerten Elektronik. Die Forscher hoffen, mit ihren Erkenntnissen die Entwicklung von effizienteren Petahertz-Feldmessungen mit höchster Empfindlichkeit voranzutreiben.

Johannes Schötz, Ancyline Maliakkal, Johannes Blöchl, Dmitry Zimin, Zilong Wang, Philipp Rosenberger, Meshaal Alharbi, Abdallah M. Azzeer, Matthew Weidman, Vladislav S. Yakovlev, Boris Bergues, and Matthias F. Kling. The emergence of macroscopic currents in photoconductive sampling of optical fields. In: Nature Communications, 2022.