Forscher machen Mikrowellen von WLANs sichtbar

Forscherteams aus Deutschland und der Schweiz haben eine neue Methode entwickelt, welche die für funklose Datenübertragung notwendigen Mikrowellenschaltkreise sichtbar macht. Sie lassen sich damit leichter analysieren – und könnten so die Entwicklung von Mobiltelefonen und Laptops vereinfachen.

Um Mikrowellenschaltkreise gezielt zu prüfen und zu verbessern, müssen nach Möglichkeit alle Magnetfeldkomponenten sichtbar gemacht werden. Als Sonden für das Mikrowellenfeld verwenden die Forscher kleine Wolken von ultrakalten Atomen. Diese werden mit Hilfe von Laserkühlung bis auf wenige Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt.

So kalte Atome reagieren hochempfindlich auf magnetische Felder, was sie zu idealen Sensoren macht. Mittels statischer Magnetfelder werden die Atome am zu vermessenden Ort über dem Mikrowellenschaltkreis positioniert.

„Die Atome ändern ihren inneren Zustand, wenn sie sich in einem Mikrowellenfeld befinden“, erklärt Pascal Böhi, der die Methode im Rahmen seiner Doktorarbeit mit entwickelt hat. Diese Zustandsänderung könne man mit einer CCD-Kamera mit hoher Ortsauflösung abbilden. „Je schneller sich der Zustand an einem gegebenen Ort ändert, desto stärker ist das Mikrowellenfeld dort.“

Die drahtlose Kommunikation basiert auf der Informationsübertragung per Radiofrequenzwellen und Mikrowellen. Integrierte Mikrowellenschaltkreise, wie sie in Handys und WLAN-fähigen Laptops zu finden sind, dekodieren und verarbeiten dabei die Information.

Für das Projekt arbeiten Forscher der Universität Basel, des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik sowie der Ludwig-Maximilians-Universität in München zusammen. Ihre Methode wurde erstmals im Fachjournal Applied Physics Letters vorgestellt und nun patentiert.

So verändert sich der Zustand einer Wolke von ultrakalten Atomen in der Nähe eines Mikrochips nach Anlegen eines Mikrowellenpulses. Die Einzelbilder entsprechen unterschiedlichen Feldkomponenten der Mikrowelle (Bild: Max Riedel/Pascal Böhi/Philipp Treutlein, MPQ, LMU München und Universität Basel).