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Optoelektronik Laser erzeugt Lichtleiter aus Luft

Autor / Redakteur: Peter Koller / Nico Litzel

Klingt ziemlich verrückt, scheint aber zu funktionieren: US-Forscher erschaffen Lichtleiter-„Kabel“ aus Luft.

(Howard Milchberg)

Glasfaserkabel sind aus der digitalen Kommunikation nicht wegzudenken. Durch die Reflexion des Informationsträgers Licht an der optischen Grenze zwischen der Kunststofffaser und ihrer Umgebung können Daten über große Entfernungen transportiert werden. Leider ist es nicht immer möglich, einfach ein Glasfaserkabel zu verlegen. Forscher der University of Maryland scheinen eine Lösung dafür gefunden zu haben: ein Lichtwellenleiter aus Luft.

Das Verhalten eines Glasfaserkabels lässt sich nachahmen, wenn ein Kern aus dichter Luft von einer „Wand“ aus dünnerer Luft umgeben wird. Von dieser wird das Licht im Kern reflektiert und so gerichtet weitergeleitet. Erzeugt wurde die Wand durch starke und extrem kurze Laser-Impulse, die durch Erwärmung der Luft längliche Filamente mit geringerer Dichte erzeugen.

Bei Experimenten war das durch das „Luftkabel“ geschickte Signal um den Faktor 1,5 stärker als ein Vergleichssignal, das ohne diese Wave Guide durch die Luft gesendet wurde. Die überbrückte Entfernung war mit rund einem Meter aber noch vergleichsweise gering.

Dennoch sehen die Forscher um Professor Howard Milchberg ein großes Potenzial für die Technik. Nach ihren Messungen bleibt das Luftkabel für einige Milisekunden bestehen – rund eine Million Mal länger als der Laser-Impuls zu seiner Erzeugung gedauert hat – und mehr als ausreichend lang für viele Applikationen. „Es ist, als ob man in einem schnellen Schritt mit Lichtgeschwindigkeit ein Glasfaserkabel an einen Ort ausrollen, ein Signal hinsenden und die Antwort empfangen würde“, so Milchberg. Anwendungsmöglichkeiten sieht er nicht nur in der Kommunikationstechnik, sondern auch in der Messtechnik.

In einem nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler versuchen, die Länge ihres Luftkabels auf mindestens 50 Meter auszudehnen. Über ihre bisherigen Ergebnisse haben sie den Artikel Demonstration of Long-Lived High-Power Optical Waveguides in Air im Magazin Physics Review X veröffentlicht.

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