Quantenelektronik

Die Quantenelektronik ist eine Wissenschaft, die zwischen Hochfrequenzelektronik und Physik anzusiedeln ist.

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Sie befasst sich mit elektronische Anwendungen bei derart hohen Frequenzen, dass die Quantennatur der elektromagnetischen Strahlung nicht mehr vernachlässigt werden kann. Dies ist bei Anwendungen im niederfrequenten Bereich nicht der Fall, weil gemäß dem Planckschen Gesetz

die Energie der Quanten linear von der Frequenz abhängt. Niederfrequente elektromagnetische Strahlung enthält deshalb auch bei schwachen Signalen noch sehr viele Quanten, so dass man sie in guter Näherung als klassische Wellen ansehen kann.

Von Quantenelektronik spricht man deshalb erst bei Anwendungen im Frequenzbereich des Lichts. Ein Beispiel ist die Nachrichtenübertragung durch Glasfasern. Hier wird die mit einem Nutzsignal modulierte Strahlung eines Halbleiterlasers in eine Glasfaser eingekoppelt. Da die Strahlung auf ihrem Weg durch die Faser gedämpft wird, steht am Ende der Übertragungsstrecke nur noch ein sehr schwaches Lichtsignal zur Verfügung. Aufgrund der hohen Frequenz der Strahlung, besteht dieses Signal aus nur wenigen Quanten. Diese Eigenschaft muss für eine erfolgreiche Regeneration des Nutzsignals bei der Konstruktion geeigneter Empfänger und der Signalauswertung berücksichtigt werden.

Quantenelektronische Komponenten sind deshalb insbesondere durch die Entwicklung des Lasers möglich geworden. Weitere Voraussetzungen waren die Entwicklung integriert optischer Schaltkreise und der nichtlinearen Optik zur Frequenzmischung, Modulation und Demodulation.

Die Quantenelektronik ist heute weniger der Grundlagenforschung, sondern mehr der ingenieurmäßigen Anwendung zuzurechnen.