Energiereiche Laserstrahlen mit einem Durchmesser von nur wenigen Mikrometern können Materie ohne große Verbreiterung ihres Durchmessers durchdringen. Dieser Nachweis der sogenannten Selbstfokussierung von Laserstrahlen in Materie gelang einem französischen Physikerteam des Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées in Palaiseau. Die Arbeit ist in der aktuellen Ausgabe des Fachblattes Physical Review Letters abgedruckt. Selbstfokussierende Laserstrahlen könnten unter anderem in zukünftigen optischen Computern eingesetzt werden.
Das Team um Stelios Tzortzakis schickte einen 160 Femtosekunden (Milliardstel Mikrosekunden) kurzen Laserimpuls mit einer Wellenlänge von 800 Nanometern durch einen Glasblock. Durch geschickte Anpassung der Energie und des nur wenige Mikrometer großen Durchmessers des Laserstrahles gelang es den Forschern, den Laserstrahl um bis zu einem Zentimeter durch den Glasblock zu bewegen. Die Forscher führen diese lange Ausbreitungsstrecke auf eine Selbstfokussierung des Laserstrahles zurück. Eine Anwendung dieses Prinzips könnte optische Computerchips möglich machen.
Gewöhnlich verbreitert sich der Durchmesser von ultradünnen Laserstrahlen in Materie über so kurze Strecken, dass eine Ausbreitung des Strahles praktisch nicht möglich ist. In den neunziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts gelang es Physikern jedoch erstmals, Laserstrahlen mit einem Durchmesser von nur wenigen Mikrometern über mehrere Zentimeter durch Luft zu bewegen. Diese sogenannte Selbstfokussierung resultiert aus einer Änderung des Brechungsindizes der Luft in der Umgebung des Laserstrahles, was zu einer Fokussierung des Strahles führt, die der Verbreiterung seines Durchmessers entgegenwirkt. Die französischen Forscher vermuten, dass ähnliche Prozesse zu der Selbstfokussierung der Laserstrahlen in Materie geführt haben.
Stefan Maier
