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2005-04-18, 12:47:50
http://www.ftd.de/asset/Image/2005/04/14/terra_gr.gif
Die Wellen haben großes Potenzial - die Wissenschaftler wetteifern, um sie nutzbar zu machen. Jetzt sind marktreife neue Produkte in greifbarer Nähe.
Jahrzehntelang war es nur eine Hand voll Experten, die im stillen Kämmerlein forschten. Das ist inzwischen vorbei. Immer mehr Wissenschaftler wollen bei der Erforschung von Terahertzstrahlen dabei sein. Kein Wunder: Dachte man lange Zeit, die Technologie dieser elektromagnetischen Strahlung sei nicht in den Griff zu kriegen, scheinen marktreife Produkte nun in greifbarer Nähe. Die britische Firma Teraview will mit den "T-Rays" Hautkrebs erkennen können. Und das Startup-Unternehmen Thruvision kündigte an, bis Jahresende erste Scanner auf den Markt zu bringen, die erkennen, ob Passagiere auf Flughäfen Waffen unter der Kleidung tragen.
Das Potenzial der Terahertzwellen ist unbestreitbar. Sie dringen durch Kleidung, Papier, Plastikkarten und die ersten Millimeter der Haut. Das macht die Strahlung zum optimalen Werkzeug für neuartige Bildgebung in Medizin, Sicherheitstechnik oder Produkt- und Materialprüfung. Die hohe Frequenz könnte sich auch zur Datenübertragung eignen - tausendmal schneller als Bluetooth oder W-Lan.
Vor dem Durchbruch der Technologie müssen aber die Strahlungsquellen endlich effizient und handhabbar werden. Die Terahertzfrequenz liegt zwischen der von Infrarotlicht und Mikrowellen. Mit einer einfachen Antenne oder einer normalen Lichtquelle lassen sich Tera-Wellen nicht herstellen. Die gängige Wahl ist heute ein Methodenmix: Zwei verschiedenfarbige Laser bestrahlen eine Art unter Spannung stehender Antenne, die die optischen Wellen zur Tera-Welle mixt. Diese "Fotomischer" filtern die Schwebungsfrequenz der beiden zusammentreffenden Farbstrahlen heraus. Das ergibt die Tera-Welle. "Diese Antennen sind aber mechanisch sehr empfindlich und machen das Ganze komplex und teuer", sagt Martin Hofmann von der Ruhr-Uni Bochum. Darum hat seine Arbeitsgruppe eine einfachere Tera-Leuchte entwickelt. "Wir benutzen einen nur reiskorngroßen Diodenlaser, wie er in jedem CD-Spieler vorkommt", sagt er. Der Trick: Die Wissenschaftler schicken die beiden verschiedenen Lichtfarben, die der Winzling ausstrahlt, gleich wieder in den Laser zurück. Dessen Halbleitermaterial mischt die Strahlen ganz von selbst zur Tera-Welle, ohne Fotoantenne.
Neue Materialien nötig
Dass das geht, sei schon lange klar, sagt Hartmut Roskos, der an der Uni Frankfurt ebenfalls an Terahertzquellen forscht. Nur ausprobiert habe es eben noch keiner. "Die Leistung des Aufbaus ist allerdings inakzeptabel", kritisiert er. Dass ihr Laser für jede praktische Anwendung noch viel zu schwach ist, wissen auch die Bochumer Forscher. Darum wollen Sie ihren Aufbau mit allen Linsen und Spiegeln nicht nur bis auf Streichholzschachtelformat verkleinern, sondern mit neuen Materialien und einer anderen Laserdiode "die Leistung locker um einen Faktor 500 steigern", sagt Stefan Hoffmann aus der Bochumer Arbeitsgruppe. Das allerdings sei gar nicht so einfach, meint Roskos. "Dazu muss man den Halbleiterlaser von Grund auf neu entwickeln." Sonst verschlucke das Lasermaterial automatisch fast alles, was es vorher an Tera-Wellen erzeugt habe.
Auch wenn die Bochumer Roskos mit ihrem "All in one"-Laser zuvor gekommen sind - er will die gleiche Idee umsetzen. Mit zwei Laserfirmen sei er bereits im Gespräch, um gemeinsam einen Laser zu bauen, der in fünf Jahren tausendmal mehr Tera-Leistung bringen soll als der Bochumer Versuchsaufbau.
Im Rennen um die erste anwendungstaugliche Terahertzquelle gibt es noch mehr Konkurrenz: den Quantenkaskadenlaser. Die nur zwei Jahre alte Technologie hat entscheidende Vorteile - im Vergleich zu Roskos Wunschlaser bringt sie tausendmal mehr Leistung. Ohne Zwischenschritte über optische Lichtstrahlen sendet das Gerät direkt Tera-Wellen aus und ist darum robust und nicht größer als ein Centstück. Dafür muss der Laser allerdings auf minus 130 Grad gekühlt werden. Für die Anwendung ist das ein Problem. Jerome Faist, der an der Uni Neuchatel Quantenkaskadenlaser entwickelt, ist jedoch optimistisch: "Wir machen schnell Fortschritte, ein Betrieb bei bis zu minus 50 Grad ist erreichbar."
Financial Times Deutschland (http://www.ftd.de/rd/3442.html)
Die Wellen haben großes Potenzial - die Wissenschaftler wetteifern, um sie nutzbar zu machen. Jetzt sind marktreife neue Produkte in greifbarer Nähe.
Jahrzehntelang war es nur eine Hand voll Experten, die im stillen Kämmerlein forschten. Das ist inzwischen vorbei. Immer mehr Wissenschaftler wollen bei der Erforschung von Terahertzstrahlen dabei sein. Kein Wunder: Dachte man lange Zeit, die Technologie dieser elektromagnetischen Strahlung sei nicht in den Griff zu kriegen, scheinen marktreife Produkte nun in greifbarer Nähe. Die britische Firma Teraview will mit den "T-Rays" Hautkrebs erkennen können. Und das Startup-Unternehmen Thruvision kündigte an, bis Jahresende erste Scanner auf den Markt zu bringen, die erkennen, ob Passagiere auf Flughäfen Waffen unter der Kleidung tragen.
Das Potenzial der Terahertzwellen ist unbestreitbar. Sie dringen durch Kleidung, Papier, Plastikkarten und die ersten Millimeter der Haut. Das macht die Strahlung zum optimalen Werkzeug für neuartige Bildgebung in Medizin, Sicherheitstechnik oder Produkt- und Materialprüfung. Die hohe Frequenz könnte sich auch zur Datenübertragung eignen - tausendmal schneller als Bluetooth oder W-Lan.
Vor dem Durchbruch der Technologie müssen aber die Strahlungsquellen endlich effizient und handhabbar werden. Die Terahertzfrequenz liegt zwischen der von Infrarotlicht und Mikrowellen. Mit einer einfachen Antenne oder einer normalen Lichtquelle lassen sich Tera-Wellen nicht herstellen. Die gängige Wahl ist heute ein Methodenmix: Zwei verschiedenfarbige Laser bestrahlen eine Art unter Spannung stehender Antenne, die die optischen Wellen zur Tera-Welle mixt. Diese "Fotomischer" filtern die Schwebungsfrequenz der beiden zusammentreffenden Farbstrahlen heraus. Das ergibt die Tera-Welle. "Diese Antennen sind aber mechanisch sehr empfindlich und machen das Ganze komplex und teuer", sagt Martin Hofmann von der Ruhr-Uni Bochum. Darum hat seine Arbeitsgruppe eine einfachere Tera-Leuchte entwickelt. "Wir benutzen einen nur reiskorngroßen Diodenlaser, wie er in jedem CD-Spieler vorkommt", sagt er. Der Trick: Die Wissenschaftler schicken die beiden verschiedenen Lichtfarben, die der Winzling ausstrahlt, gleich wieder in den Laser zurück. Dessen Halbleitermaterial mischt die Strahlen ganz von selbst zur Tera-Welle, ohne Fotoantenne.
Neue Materialien nötig
Dass das geht, sei schon lange klar, sagt Hartmut Roskos, der an der Uni Frankfurt ebenfalls an Terahertzquellen forscht. Nur ausprobiert habe es eben noch keiner. "Die Leistung des Aufbaus ist allerdings inakzeptabel", kritisiert er. Dass ihr Laser für jede praktische Anwendung noch viel zu schwach ist, wissen auch die Bochumer Forscher. Darum wollen Sie ihren Aufbau mit allen Linsen und Spiegeln nicht nur bis auf Streichholzschachtelformat verkleinern, sondern mit neuen Materialien und einer anderen Laserdiode "die Leistung locker um einen Faktor 500 steigern", sagt Stefan Hoffmann aus der Bochumer Arbeitsgruppe. Das allerdings sei gar nicht so einfach, meint Roskos. "Dazu muss man den Halbleiterlaser von Grund auf neu entwickeln." Sonst verschlucke das Lasermaterial automatisch fast alles, was es vorher an Tera-Wellen erzeugt habe.
Auch wenn die Bochumer Roskos mit ihrem "All in one"-Laser zuvor gekommen sind - er will die gleiche Idee umsetzen. Mit zwei Laserfirmen sei er bereits im Gespräch, um gemeinsam einen Laser zu bauen, der in fünf Jahren tausendmal mehr Tera-Leistung bringen soll als der Bochumer Versuchsaufbau.
Im Rennen um die erste anwendungstaugliche Terahertzquelle gibt es noch mehr Konkurrenz: den Quantenkaskadenlaser. Die nur zwei Jahre alte Technologie hat entscheidende Vorteile - im Vergleich zu Roskos Wunschlaser bringt sie tausendmal mehr Leistung. Ohne Zwischenschritte über optische Lichtstrahlen sendet das Gerät direkt Tera-Wellen aus und ist darum robust und nicht größer als ein Centstück. Dafür muss der Laser allerdings auf minus 130 Grad gekühlt werden. Für die Anwendung ist das ein Problem. Jerome Faist, der an der Uni Neuchatel Quantenkaskadenlaser entwickelt, ist jedoch optimistisch: "Wir machen schnell Fortschritte, ein Betrieb bei bis zu minus 50 Grad ist erreichbar."
Financial Times Deutschland (http://www.ftd.de/rd/3442.html)