Licht mit Magnetfeldern lenken

In Halbleitern wird der Fluss von Elektronen mit kleinen Schaltspannungen gezielt gelenkt und geregelt. Für Licht können photonische Kristalle diese Steuerung übernehmen.

Karlsruhe - Deutsche Physiker entwickelten nun erstmals einen solchen Lichtleiter, der nicht über elektrische Spannungen, sondern über ein äußeres Magnetfeld gezielt beeinflusst werden kann. Ihr Ergebnis, das sie in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters" präsentieren, könnte zu neuen Bauteilen für extrem schnelle Lichtchips der Zukunft führen.

„Unsere Entdeckung ist der Beweis dafür, dass magnetische photonische Kristalle funktionieren", sagt Stefan Linden vom Forschungszentrum Karlsruhe. Zusammen mit Kollegen der Universität Karlsruhe bauten sie dazu so genannte Metamaterialien auf der Basis von nanostrukturierten Golddrähten. Getrennt durch eine 50 millionstel Millimeter dünne Schicht aus Magnesiumfluorid bilden die Nanodrähte einen photonischen Kristall, mit dem sich die Ausbreitung von sichtbaren Lichtwellen steuern lassen. Wird nun das äußere Magnetfeld geändert, variieren auch die Wege der Lichtwellen.

Solche Effekte gelten als essentiell für den Aufbau von photonischen Schaltkreisen, die sehr viel schneller als heutige elektronische Halbleitermodule Daten verarbeiten könnten. Nutzten Wissenschaftler bisher nur eine elektrische Regelung dieser photonischen Kristalle, eröffnet die Steuerung über Magnetfelder weitere, elegante Schaltmöglichkeiten. Laut Linden muss bis zu technischen Anwendungen allerdings noch ein weiter Weg zurückgelegt werden. In seinen nächsten Versuchen will er dreidimensionale photonische Kristalle aufbauen, um per Magnetfeld einzelne Lichtwellen in allen Raumrichtungen kontrollieren zu können.