Der neue Laser wird präzisere 3D-Modelle liefern können, zum Beispiel in der Gesichtserkennung. | Keystone/AP Photo/Marcio Jose Sanchez

Wie im Kino sehen wir auch im Labor einen Laserstrahl als kontinuierlichen Fluss farbigen Lichts. In Wirklichkeit sind es so schnelle Lichtpulse, dass wir sie nicht getrennt wahrnehmen können. «Ultraschnelle» Laser treiben dieses Prinzip auf die Spitze: Sie senden Pulse im Milliardstelsekundentakt. Mit solchen Lasern lassen sich Zeitintervalle – und auch Distanzen – mit sehr  hoher Präzision messen. Durch das Optimieren der Verstärkung hat ein von Ursula Keller geleitetes Team der ETH Zürich bei diesen Lasern bezüglich Kompaktheit und Energiekonsum neue Massstäbe gesetzt. Ihr Laser erzeugt Pulse einer Dauer von 0,3 Tausendstel einer Milliardstelsekunde.

Alle Laser nutzen dasselbe Phänomen: Wenn ein Atom in einem energetisch angeregten Zustand ein Photon erhält, sendet es ein zweites Photon mit derselben Frequenz und Phase aus. Über eine Kettenreaktion wird ein Photonenfluss erzeugt: der Laserstrahl. Das Zürcher Team setzte einen nanostrukturierten Halbleiter  mit selbstorganisierten Quantenpunkten ein, welche angeregte Elektronen zur Verstärkung der Lichtemission einfangen. «Mit einer Dichte von tausend Milliarden Quantenpunkten pro Quadratmillimeter  bietet sich dieses Material für leistungsstarke Femtosekundenlaser an, die kompakt und energiesparend sind», erklärt Ursula Keller.

Ultrakurzpulslaser haben bereits Eingang in die Unterhaltungselektronik gefunden: Die Gesichtserkennung des neuen iPhones sendet eine Wolke von Laserstrahlen aus und verrechnet die vom Gesicht des Anwenders reflektierten Photonen zu einem 3D-Modell. Ihre geringe Leistung reduziert die Anwendung allerdings auf nahe Objekte, weil die Zahl der Photonen, die zum Sensor zurückgeworfen werden, mit der Distanz abnimmt. «Unsere Technologie wird die Aufnahme eines 3D-Bilds einer grösseren physikalischen Umgebung ermöglichen, und dies mit einer Präzision im Mikrometerbereich», prognostiziert die Forscherin.