Wenn Brillouin lärmt
Lichtstreuung in optischen Mikrofasern 50-mal feiner als ein menschliches Haar.
Forscher des Femto-ST-Instituts in Besançon haben gemeinsam mit ihren Kollegen vom Charles-Fabry-Labor in Palaiseau eine neue Möglichkeit entdeckt, Licht in sehr feinen Mikrofasern zu streuen. Zu diesem Zweck haben die Wissenschaftler in Palaiseau Lichtleitfasern mit einem Durchmesser von 125 Mikrometern, die normalerweise im Bereich der Telekommunikation eingesetzt werden, erhitzt und auseinandergezogen. Ihre Kollegen in Besançon haben dann einen Laserstrahl in diese Mikrofasern injiziert und konnten dabei zum ersten Mal eine neue Form der Brillouin-Streuung von Licht beobachten, die auch Schallwellen impliziert.
Abb.: Energiedichte der Schallwellen als Funktion der Frequenz für Faserdurchmesser von 0,6 bis 3,5 μm; die schwarze Linie gibt die Schallfrequenz nach der Standard-Phase-Matching-Bedingung (kA = 2 kp) für reine Longitudinalwellen an. (Bild: J.-Ch. Beugnot et al. / NPG)
Bisher konnte diese Erscheinung, die später durch eine Computersimulation bestätigt wurde, nie beobachtet werden. Sie tritt nur dann auf, wenn das Licht in einer Faser eingeschlossen ist, die feiner ist als seine Wellenlänge. Dennoch breitet sich das Licht innerhalb einer Standard-Glasfaser überwiegend im Kern dieser Faser aus, ohne wesentliche Oberflächenwellen zu erzeugen.
Darüber hinaus reagieren diese Wellen empfindlich auf die Umgebung der Lichtfaser: Temperatur, Druck und Umgebungsgas. Diese neuen Erkenntnisse über die durch Einschluss erzeugten Wellen tragen nicht nur dazu bei, das Wissen über die grundlegenden Wechselwirkungen zwischen Licht und Schall im kleinsten Maßstab zu vertiefen, sondern eröffnen auch interessante Perspektiven, die zur Entwicklung von hochempfindlichen und kompakten optischen Sensoren führen könnten.
Wiss. Fra. / OD
