Luft als Rückwärts-Laser

Princeton (USA) - Gebündelte Laserstrahlen müssen nicht immer in kompakten Kästen erzeugt werden. Auch ein kleines Volumen inmitten von Luft kann zur Aussendung von fokussierten Lichtwellen angeregt werden. Dieses Kunststück gelang nun amerikanischen Physikern an der Princeton University. Da so eine Laserquelle an einem fast beliebigen Ort erzeugt werden kann und die Strahlen konzentriert in eine Richtung emittiert werden, können sich die Forscher eine Anwendung für sehr viel empfindlichere Sprengstoffdetektoren oder Analysegeräte für Gase vorstellen.

"Wir konnten eine große Lichtverstärkung im Infrarotbereich durch das Pumpen mit einem ultravioletten Laser erreichen", berichten Arthur Dogariu und seine Kollegen in der Zeitschrift "Science". Dazu fokussierten sie einen UV-Laserstrahl (226 Nanometer Wellenlänge) auf einen kleinen Luftbereich in etwa einem halben Meter Entfernung. Inmitten des Fokus zerfielen die Sauerstoffmoleküle in der Luft zu einzelnen Atomen. Diese emittierten wiederum infrarote Lichtteilchen (845 Nanometer Wellenlänge) bevorzugt in die Richtung, aus der sie der ursprüngliche UV-Laserstrahl getroffen hatte.

Dieses rückwärtsgewandte, gebündelte Infrarotlicht kann nun auf andere in der Luft verteilten Moleküle treffen, bespielsweise von giftigen Gase oder Sprengstoffen. Wird dieses Lichtsignal von einem Photodetektor aufgefangen, ließen sich die Schadstoffe wegen der hohen Intensität des Infrarotlichts empfindlicher nachweisen als mit bisher angewendeten Methoden.

Reif für einen Einsatz an Flughäfen oder in der Umweltanalytik ist dieser "Luft-Laser" allerdings noch nicht. Doch weitere Verbesserungen dieser Methode könnte zu einem Nachweisverfahren führen, für das die aussendende Laserquelle an fast beliebigen, derzeit oft unzugänglichen Orten positioniert werden könnte.