Laserstrahlen können chaotisches Verhalten voraussagen

Vorlesen

Ein Wissenschaftlerteam aus Wales ist der Frage der Vorhersagbarkeit von chaotischem Verhalten mittels eines Laserexperimentes nachgegangen. Durch Synchronisation zweier Laserstrahlen konnte das chaotische Verhalten eines Strahles durch die Untersuchung des anderen vorhergesagt werden. Darüber berichten die Wissenschaftler in dem Fachblatt Physical Review Letters. Eine mögliche Anwendung dieses überraschenden Effektes liegt in der Herstellung extrem schwankungsarmer Laserstrahlen.

Wenn der Strahl eines Lasers mit Hilfe eines Spiegels in sich selbst zurückreflektiert wird, war das weitere Verhalten des Laserstrahles bislang nicht mehr vorhersagbar: Die Rückkopplung des Laserstrahles in den Laser selbst führt zu chaotischem Verhalten. Die Physiker um Alan Shore von der Universität von Wales in Bangor studierten diesen Effekt zur Untersuchung der Vorhersagbarkeit dieses Chaos.

Dazu benutzten sie eine Anordnung zweier synchronisierter Laser: Der Laserstrahl eines Sendelasers wird mittels einer Spiegelanordnung in zwei Teile geteilt. Während der eine Teil auf die Öffnung eines Empfängerlasers trifft, wird der andere über einen längeren Lichtweg in den ursprünglichen Sendelaser zurückgeleitet. Dadurch sind zum einen beide Laser synchronisiert, zum anderen wird in ihnen durch Rückkopplung ein chaotisches Verhalten verursacht.

Sowohl Sender- als auch Empfängerlaser zeigen nun das gleiche chaotische Verhalten auf. Da der ursprüngliche Laserstrahl des Senderlasers allerdings zuerst auf den Empfängerlaser trifft, ist dieser in seiner zeitlichen Dynamik dem Sendelaser voraus. Eine Untersuchung des chaotischen Laserstrahls des Empfängers sagt damit das chaotische Verhalten des Senderstrahles kurze Zeit später voraus. Somit ist es zum ersten Mal gelungen, eine chaotische Dynamik vorherzusagen.

Eine erste Anwendung dieses relativ komplizierten Effektes könnte in der Herstellung schwankungsarmer Laserstrahlen liegen. Die Informationen über das zu erwartende chaotische Verhalten des Sendelasers könnten dazu benutzt werden, diesen so zu modulieren, dass dieses Verhalten nicht eintritt. Dadurch würde die Dynamik des Laserstrahles stabil bleiben.
Inwieweit chaotisches Verhalten in anderen Bereichen der Physik vorhergesagt werden kann, ist allerdings weiterhin unklar.

Stefan Maier

Zurück zur Startseite