Die Doppelkamm-Spektroskopie existiert bereits seit einigen Jahren, erläutert die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) in einer Mitteilung. Zwei Laser erzeugen dabei jeweils eine Vielzahl von Frequenzen in einem konstanten Abstand. Sie werden zur Erstellung des charakteristischen Spektrogramms eines zu untersuchenden Stoffes benutzt. Weil die Schwingungen des Laserlichts zu schnell sind, um die einzelnen Werte eines einzigen Kamms messen zu können, kommen zwei Kämme mit leicht unterschiedlichen Frequenzabständen zum Einsatz. Die dadurch entstehenden Schwebungen der sich überlagernden Frequenzpaare sind wesentlich langsamer und lassen sich problemlos mit Photodetektoren messen.
Bereits 1999 hatte die am Institut für Quantenelektronik der ETH forschende Physikerin Ursula Keller in Zusammenarbeit mit Harald Telle von der PTB Braunschweig eine Schlüsseltechnologie zur Stabilisierung der beiden optischen Frequenzkämme entwickelt. Sie war Bestandteil der laserbasierten Präzisionsspektroskopie, die 2005 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Unter Leitung von Ursula Keller ist die Technologie nun an der ETH deutlich weiterentwickelt worden. „Das eigentlich Neue ist, dass wir die beiden Frequenzkämme mit nur einem einzigen Laser erzeugen anstatt mit zweien, die dann aufwendig zueinander stabilisiert werden müssten“, erläutert Sandro Link, Doktorand und Erstautor der zum Forschungsprojekt gehörenden Studie in der Mitteilung. Dazu wird ein doppelbrechender Kristall in einen Laser eingebaut. Nach Ansicht der Forscher eignet sich die wesentlich kostengünstigere Methode unter anderem zur Untersuchung von Abgasen oder Substanzen in der Umwelt. hs