Persberichten > Nieuw > 01-058
01-058 05-11-2001
01/58 1 november 2001
Lokale meting laat zien wat er ècht gebeurt
Ultrasnelle lichtpulsen in hun beweging betrapt
Waar bevindt zich de lichtpuls in een lichtkanaal precies, en wanneer komt hij langsflitsen? Met de nieuwe `tijdsopgeloste foton tunneling' microscoop is het voor het eerst mogelijk met femtoseconde (10-15 seconde) en nanometer resolutie te kijken in een optische structuur. Was dit tot voor kort `hoger giswerk', de pulsen zijn nu ook daadwerkelijk te betrappen. De promovendi Marcello Balistreri en Henkjan Gersen hebben de nieuwe microscoop ontwikkeld. Hun onderzoek, gefinancierd door de stichting FOM, hebben zij verricht aan het MESA+ onderzoekinstituut van de Universiteit Twente. Op 2 november worden de resultaten gepubliceerd in het Amerikaanse weekblad Science.
De nieuwe meetmethode geeft direct inzicht in het gedrag van
lichtpulsen in een optische structuur: dat kan een lichtgeleidend
kanaal zijn op een chip, of bijvoorbeeld een optische schakeling
waarin licht wordt gesplitst in verschillende kleuren, voor toepassing
in de telecommunicatie. Tot nu toe werd inzicht verkregen door het
licht dat een structuur ingaat te vergelijken met het licht dat er
uitkomt. Aan de hand van een theoretisch model is dan terug te rekenen
wat er onderweg gebeurd `moet zijn'. Maar voor het onderzoek naar
nieuwe optische materialen is deze blackbox benadering te onnauwkeurig
en is het vaak niet eens mogelijk een adequaat model op te stellen.
Een fysicus wil echt ìn de structuur kunnen kijken om uit te vinden
wat er precies onderweg gebeurt.
Scherpe fiber
Om hiertoe in staat te zijn bij zo'n hoge snelheid gebruiken de
onderzoekers een `foton tunneling microscoop'. Die bestaat uit een
glasfiber die aan het uiteinde heel scherp is gemaakt en die het
`evanescente veld' oppikt, het elektromagnetisch veld dat ook buiten
een kanaal is te meten. Dit gemeten veld wordt omgezet naar normaal
licht. De tip, die scherper is dan de golflengte van het licht, is
over de structuur te bewegen, om met nanometer precisie te kunnen
kijken. Eerder bleek al uit onderzoek van Marcello Balistreri dat het
mogelijk is de fase op deze manier te meten. Het golfgedrag van licht
is dan te onderzoeken, en de metingen leverden nieuwe inzichten op
over de verschillende modi waarin licht kan voortbewegen. Het effect
van bijvoorbeeld een -eventueel bewust aangebracht- defect in een
fotonisch kristal is ook meteen te zien.
Door nu de dimensie tijd toe te voegen wordt het plaatje compleet.
Zowel de fasesnelheid als de groepssnelheid zijn dan te meten,
belangrijke gegevens om vast te stellen wat er met het licht gebeurt
in een materiaal. Om een referentie te hebben die tijdsmeting mogelijk
maakt, wordt het gemeten signaal gemengd met licht dat door een
vertraging wordt geleid: een omweg waarvan de afmetingen de
tijdsvertraging vastleggen.
Nano-optica
De nieuwe microscoop is essentieel in het onderzoek naar nieuwe
optische materialen. Deze jonge tak van onderzoek richt zich
bijvoorbeeld op het manipuleren van materialen, zodat licht er gewenst
gedrag gaat vertonen: het licht kan bijvoorbeeld een haakse of iedere
andere gewenste bocht maken, of het materiaal laat de ene kleur wel
door en de andere niet. Voor miniaturisatie in de optische
telecommunicatie wordt van deze materialen veel verwacht. Het
onderzoek naar deze optische nanotechnologie is aan de Universiteit
Twente ondergebracht in het onderzoekinstituut MESA+, in de
research-oriëntatie Advanced Photonic Structures.
Noot voor de pers
Illustraties in kleur zijn elektronisch verkrijgbaar bij onderstaande
contactpersoon.
Meer informatie bij
prof.dr. Niek van Hulst, Applied Optics, n.f.vanhulst@tn.utwente.nl,
tel (053) 4893805, en dr Kobus Kuipers, MESA+ Advanced Photonic
Structures, l.kuipers@tn.utwente.nl, tel (053) 4894504
Contactpersoon Universiteit Twente, Bureau Communicatie: ir. W.R. van der Veen, tel. (053) 4894244, e-mail w.r.vanderveen@bc.utwente.nl
© Universiteit Twente 1997-2000