Forscher der Universität von Twente haben es geschafft, einen Laserstrahl mit einer flachen Scheibe statt der üblich gekrümmten Glaslinsen zu fokussieren. Doch damit nicht genug: Die Scheibe selbst ist zudem für gewöhnliches Licht praktisch undurchsichtig und streut nur einen geringen Bruchteil diffus in Vorwärtsrichtung. Die Forscher glauben, auf diese Weise neue Komponenten für optische integrierte Bauteile herstellen zu können.
Ivo Vellekoop und seine Kollegen benutzten für ihr Experiment eine dünne Schicht aus Titandioxid. Traf ein Laserstrahl im sichtbaren Bereich des Spektrums auf die Scheibe auf, drangen nur etwa zehn Prozent seiner Intensität durch diffuse Streuung hindurch. Auf einem Schirm auf der anderen Seite der Schicht konnte so ein unscharfes Bild mit hellen und dunklen Flecken aufgenommen werden.
Vereinfacht gesagt werden die Strahlen des Laserstrahlbündels bei ihrem Durchgang durch die Schicht nicht nur abgeschwächt, sondern auch an verschiedenen Stellen innerhalb des Materials gestreut. Die dunklen und hellen Flecken auf dem Schirm kommen dann durch Überlagerung der Wellenzüge verschiedener Strahlen zustande.
Die Forscher analysierten nun dieses Muster mithilfe eines Computerprogramms. Die auf diese Weise gewonnenen Informationen über den Streuvorgang konnten dann in einen so genannten optischen Phasenmodulator eingespeist werden, der vor der Schicht in den Strahl gebracht wurde. Dadurch konnten die Phasen der Strahlen des Bündels vor ihrem Durchgang durch die Schicht relativ zueinander genau so eingestellt werden, dass die von der Schicht ausgelöste Streuung ausgeglichen wurde.
Auf diese Weise gelang es, die Intensität der durchgelassenen Strahlung um fast das Tausendfache zu erhöhen, so Vellekoop. Zudem wurde der Strahl auf dem Schirm fokussiert. Die Forscher wollen nun ihr Konzept auch an anderen trüben Materialien als Titandioxid erproben. Schon jetzt spekulieren sie allerdings, dass ihre Forschung die für optische Geräte zur Verfügung stehenden Materialien beträchtlich erweitern wird.
Optics Letters, Bd. 32, S. 2309 Stefan Maier
