Forscher von der Universität Warschau (UW), der Technischen Militäruniversität (WAT) und der University of Southampton haben einen neuartigen durchstimmbaren Mikrolaser, der mit zwei Strahlen leuchtet, präsentiert. „Die Strahlen sind zirkular polarisiert und in verschiedenen Winkeln ausgerichtet”, teilt Prof. Jacek Szczytko von der Fakultät für Physik an der Universität Warschau mit. Erreicht wurde dies durch die Schaffung einer so genannten permanenten Spin-Helix auf der Oberfläche der Mikrokavität. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Physical Review Applied” veröffentlicht.

Um diesen Effekt zu erzielen, füllten die Forscher eine optische Mikrokavität mit einem Flüssigkristall, in dem ein Laserfarbstoff aufgelöst war. Die Mikrokavität besteht aus zwei perfekten Spiegeln, die in einem Abstand von 2-3 Mikrometern zueinander angeordnet sind, so dass im Inneren eine stehende elektromagnetische Welle erzeugt wird. Der Raum zwischen den Spiegeln wurde mit einem speziellen optischen Medium — einem Flüssigkristall — gefüllt, das zusätzlich durch eine spezielle Abdeckung von Spiegeln geordnet wurde, lesen wir in der Mitteilung der Fakultät für Physik der Universität Warschau.

„Bildlich gesprochen wurden die Flüssigkristalle, die sich durch längliche Moleküle auszeichnen, auf der Oberfläche der Spiegel „gekämmt” und konnten sich unter dem Einfluss eines äußeren elektrischen Feldes aufrichten, wobei auch andere Molekülen in der Kavität in Rotation versetzt wurden”, erklärt Marcin Muszyński, Doktorand an der Fakultät für Physik der UW.

„Durch die Verwendung von Flüssigkristallen konnte das elektrische Feld die Wellenlänge des Lichts stufenlos um bis zu 40 nm abstimmen. Als wir jedoch die Moleküle des Flüssigkristalls so drehten, dass sich die beiden Moden — diejenige, die für die Ausrichtung der Moleküle empfindlich ist, und diejenige, die ihre Energie nicht verändert — überlappten (d.h. in Resonanz waren), änderte das von der Mikrokavität ausgestrahlte Licht plötzlich seine Polarisation von linear in zwei zirkuläre Polarisationen: rechts- und linksdrehende, wobei sich beide zirkuläre Polarisationen in einem Winkel von mehreren Grad in verschiedene Richtungen ausbreiteten”, beschreibt Prof. Jacek Szczytko von der Fakultät für Physik der UW.

Adrian Andrzejewski