Amerikanische Wissenschaftler haben einen breiten Laserstrahl lediglich mithilfe von Spiegeln auf einen 180 Nanometer kleinen Fleck fokussiert. Die sechzig flachen Spiegel teilten den Strahl dabei zunächst in 15 Teilstrahlen auf, die dann in kontrollierter Weise überlagert wurden. Dieses Verfahren könnte insbesondere im ultravioletten oder im infraroten Bereich des Spektrums gewinnbringend eingesetzt werden, da herkömmliche Linsen aus Glas hier nicht funktionieren.
Die von Stanley Hong und seinen Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology zur Fokussierung eingesetzte Methode beruht auf der Tatsache, dass ein konvergierender Lichtstrahl aus sich geradlinig ausbreitenden Strahlen hergestellt werden kann. Dazu müssen diese in einem genau abgestimmten Phasenverhältnis überlagert werden, so dass sich die Wellenfront des Bündels an dessen Außenseite krümmt und es so fokussiert wird.
In ihrem Experiment spalteten die Forscher daher einen verbreiterten Laserstrahl zunächst in 15 Teilstrahlen auf. Bevor diese wieder zu einem einzigen Strahl vereinigt wurden, durchliefen sie unterschiedliche Wege einer komplexen Spiegelanordnung (siehe Bild).
Die Strahlen trafen somit am Punkt ihrer Überlagerung mit unterschiedlichen Phasen zusammen. Was dies bedeutet, lässt sich am einfachsten an einem Extremfall verdeutlichen: Wenn die Täler der Wellen eines Strahles mit den Bergen der Wellen eines anderen Strahls zusammentreffen, so löschen sich die beiden Strahlen gegenseitig aus ? die elektrischen Felder der beiden Strahlen sind genau antiparallel ausgerichtet und gleich stark. Dieser Überlagerungsvorgang wird auch als Interferenz bezeichnet.
Hong betont, dass sein Team dieses Experiment nur der Einfachheit halber mit einem sichtbaren Strahl durchgeführt hat. Das gleiche Prinzip kann auch zur Fokussierung von nicht sichtbarer Strahlung wie etwa Infrarot- oder UV-Licht eingesetzt werden, so der Forscher.
Applied Physics Letters, Band 88, Artikel 261107 Stefan Maier
