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Ultrakurze Lichtpulse: Wie und wofür
Schnellste Prozesse in Natur und Technik messen, verstehen und kontrollieren
zu können, ist die grundlegende Motivation für die Erzeugung von ultrakurzen
Lichtpulsen. Dank der Laser können wir in fast unvorstellbar kurze Zeiteinheiten
von nur einer Femtosekunde (= 10-15 s = 0.000000000000001 s) und neuerdings
auch in den Attosekundenbereich (nochmals 1000 Mal kürzer als eine Femtosekunde!)
vorstossen. Eine grundlegende Voraussetzung für den Laser wurde von Einstein 1917
mit der stimulierten Emission geschaffen - der erste Laser wurde schliesslich 1960
demonstriert. Ultraschnelle Prozessse finden wir in allen Bereichen unseres Lebens.
Zum Beispiel laufen biologische und chemische Reaktionen sowie grundlegende Prozesse
in elektronischen Schaltelementen auf diesen Zeitskalen ab. Aber nicht nur die
Zeitauflösung ist von Bedeutung. Für sehr kurze Zeiteinheiten kann die Leistung in
einem Laserpuls die Leistung sämtlicher Kraftwerke der Welt übertreffen. Zusätzlich
kann Laserlicht extrem stark gebündelt werden, wodurch enorm hohe Intensitäten erzeugt
werden, die ohne Probleme Metallteile schneiden können. Aufgrund der kurzen Pulszeiten
ist die Materialbearbeitung mit dem Laser viel präziser, was heute zum Beispiel auch bei
Augenoperationen Anwendung findet. Weiterhin haben ultrakurze Lichtpulse immer auch ein
sehr breites Spektrum. Dieses Spektrum kann dazu benutzt werden, neuartige und
ausserordentlich präzise Uhren zu konstruieren. Eine derartig genaue Uhr erlaubt uns
vielleicht in Zukunft sogar die Allgemeingültigkeit von physikalischen Konstanten zu überprüfen.
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