Ein Jahr lang LaserFest, das schlaucht schon ganz schön. Und hinterher muss man die ganze Unordnung wieder aufräumen, da wäre es doch toll wenn man ein Gerät hätte mit dem man die ganzen Laserstrahlen wieder einsammeln könnte! Y. D. Chong und seine Kollegen aus Yale haben jetzt vorgeschlagen, dass man einen Laser auch anders herum betreiben könnte: Statt kohärentes Licht zu erzeugen, könnte dieses Gerät, das sie CPA (“Coherent Perfect Absorber”) nennen, kohärentes Licht perfekt absorbieren. Also ich hätte es ja Resal genannt…
Bei der mathematischen Untersuchung von Lasern ist die S-Matrix (von streuen) ein wichtiges Hilfsmittel. Man kann sich ihre Funktion so vorstellen wie ein Autobahnkreuz auf einer Landkarte: Sie zeigt an wie eintreffende Wellen auf ausgehende Wellen umgeleitet werden. Ein Laser hat die Eigenschaft, dass alle ankommenden Fahrzeuge hinten als gleich schnell fahrende, kleine rote Suzuki Swifts wieder herauskommen (oder jegliches andere Modell, aber alle gleich). Die Idee der Zeitumkehr für den CPA ist es, ein Medium so zu präparieren, dass man eintreffende Wellen dieser Art, also kohärente Laserstrahlen, perfekt absorbieren kann.
Die Autoren schlagen einen einfachen CPA aus einem Silikonzium-Stab vor. Damit das funktioniert, muss man allerdings zwei Eingänge haben, also beispielsweise von beiden Ende das Licht einstrahlen lassen. Dann kann man die S-Matrix so transformieren, dass die Anteile des Lichtes sich gegenseitig ausheben: Was vom einen Strahl im Medium reflektiert wird, wird vom durchgelassenen Teil des zweiten Strahles ausgelöscht (durch destruktive Interferenz) – und anders herum.
Vom Material her scheint es so zu sein, dass Materialien die gute Laser ausmachen schlechte CPAs ergeben – weil zuviel des absorbierten Lichtes wieder ausgestrahlt wird. Ein schlechtes Lasermedium wie Silizium aber könnte einen guten CPA ergeben, der vielleicht für photovoltaische Zwecke einsetzbar ist. Die Autoren zeigen nämlich, dass so ein Material viele verschiedene Frequenzen kohärent absorbieren könnte. Allerdings mittelt sich das im Vergleich zur inkohärenten Breitband-Photovoltaik doch wieder heraus (denn andere Frequenzen werden ja gar nicht geschluckt); aber vielleicht findet man Materialien, die auf diese Art bessere Solarzellen ergeben? Oder vielleicht klappt es in Verbindung mit Farbstoff-konzentrierten Solarkollektoren?
Kommentare (7)