Defekte Zwergdiamanten für neue Glasfaser-Systeme

Glasfaser, Licht, Fiber Bildquelle: Alex Blackie
Unreine Diamanten von nur wenigen Nanometern Größe eröffnen Forschern einen neuen Weg bei der optischen Datenübertragung. Informationen sollen dann nicht mehr auf einem Lichtstrahl, sondern einzelnen Photonen sitzen.
Das ist unter anderem eine Möglichkeit, die abhörsichere Quantenkommunikation umzusetzen. Derzeit arbeiten Forscher daher an alltagstauglichen Lichtquellen, die einzelne Photonen abgeben. Physiker an der Saar-Uni nutzen hierfür Nanodiamanten und haarfeine Glasfasern.

Die eingesetzten Diamanten sind weniger als 100 Nanometer groß - das entspricht etwa einem Tausendstel eines Haardurchmessers. Und dabei haben es die Physiker nicht auf die lupenreinen, sondern auf die verunreinigten Edelsteine abgesehen. "Für unsere Arbeiten brauchen wir Diamanten, die einen speziellen Einschluss, genauer gesagt, einen Defekt aufweisen", erklärte Christoph Becher, Professor für Experimentalphysik an der Universität des Saarlandes.

Der Fehler besteht aus einem Stickstoffatom und einer angrenzenden Leerstelle in der Gitterstruktur des Diamanten und stellen das Farbzentrum dar. Bestrahlt man die Nanodiamanten nun mit einem Laser, beginnen die Farbzentren Licht auszusenden. "Dieses Licht verhält sich so, als ob es von einem einzelnen Atom stammen würde und besteht aus der gewünschten Abfolge einzelner Lichtteilchen", so Becher weiter.

In einem weiteren Schritt haben die Physiker einen Nanodiamanten zwischen zwei Spiegeln platziert. Die beiden sich gegenüber liegenden Spiegel bilden einen Speicher, in dem das Licht über 1.000 Mal hin- und her reflektiert wird, bevor es entweichen kann. "Die intensive Wechselwirkung des gespeicherten Lichts mit dem Farbzentrum im Nanodiamanten führt dazu, dass einzelne Lichtteilchen mit genau definierten Eigenschaften und mit hoher Effizienz ausgesandt werden. In gewissen Grenzen kann man sich dabei auch die Farbe des Lichtes aussuchen", erklärte Becher.

Einer der Spiegel sitzt direkt auf der Spitze einer haardünnen Glasfaser. Die einzelnen Lichtteilchen werden auf diese Weise direkt in eine Faser ausgesandt - also dorthin, wo man sie für die Datenübertragung gerne haben möchte. Der Vorteil der neuen Lichtquelle, die in Saarbrücken entwickelt wurde, liegt darin, dass sie bei Raumtemperatur und ohne großen Apparateaufwand funktioniert. So bietet sich Potential für den praktischen Einsatz. Glasfaser, Licht, Fiber Glasfaser, Licht, Fiber Alex Blackie
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