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Mehr als nur heiße Luft

Mit extrem leistungsfähigen Lasern soll die Atmosphäre untersucht werden: An der TU Wien findet ein öffentliches Symposium des internationalen Forschungsprojektes CROSSTRAP statt.

Leuchtendes Plasma - erzeugt durch gebündelte Laserstrahlung

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Leuchtendes Plasma - erzeugt durch gebündelte Laserstrahlung

Leuchtendes Plasma - erzeugt durch gebündelte Laserstrahlung

Leuchtendes Plasma - erzeugt durch gebündelte Laserstrahlung

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Eine völlig neue Laser-Technologie zur Untersuchung der Atmosphäre soll entwickelt werden. Das ist das ehrgeizige Ziel des Konsortiums aus Universitäten und privaten Firmen, die sich im Projekt „CROSSTRAP“ zusammengeschlossen haben – koordiniert von Prof. Andrius Baltuska vom Institut für Photonik (Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik). An der TU Wien, wo das Konsortium im Februar 2010 gegründet wurde, findet nun am 28. März 2012 eine internationale Tagung statt, bei der die bisherigen Erfolge des Projektes präsentiert und evaluiert werden. In öffentlichen Fachvorträgen kann man mehr darüber erfahren, wie man in Zukunft Laserstrahlen in den Himmel schießen will, um die Zusammensetzung der Luft zu untersuchen und Schadstoffe aufzuspüren.

Symposium “Femtosecond Filamentation and Standoff Laser Sensing” (Public)
Mittwoch, 28. März 2012, ab 8:20 (Einlass: 8:00)
Floragasse 7, Erdgeschoß


Laser für Atmosphärenforschung zu verwenden ist nicht neu: Schon bisher leuchtete man mit starken Laserstrahlen in den Himmel um die Strahlung zu messen, die von den Molekülen in der Luft zurückgestreut wird. Weil dieses Licht aber gleichmäßig in alle Richtungen verteilt wird lässt sich dieses zurückgestreute Licht in großer Entfernung nur noch ganz schwach messen. Daher soll im EU-geförderten Projekt „CROSSTRAP“ eine ganz andere Technik entwickelt werden.
 
Strahlen, die sich selbst fokussieren
Ein gewöhnlicher Laserstrahl, wie man ihn von Laser-Pointern kennt, ist fast exakt in eine Richtung gebündelt und verbreitert seine Strahldicke nur ganz langsam. Fokussiert man Laserlicht aber extrem stark, wird ein bemerkenswerter Effekt sichtbar: Durch das starke elektromagnetische Feld ändert sich lokal am Brennpunkt der Brechungsindex der Luft – die Luft verhält sich wie eine Linse und fokussiert den Strahl aufs Neue, zu einem weiteren Brennpunkt. „Der Laserstrahl bündelt sich selbst und kann so über hunderte Meter eng fokussiert bleiben“, erklärt Daniil Kartashov vom Institut für Photonik an der TU Wien. Durch die hohe Strahlungsintensität entsteht in der Luft ein dünnes Filament aus leuchtendem Plasma.

Laser leuchten in den Himmel – und der Himmel leuchtet zurück
„Durch diesen Strahl können die Elektronen der Stickstoff-Moleküle in der Luft auf ein höheres Energieniveau gehoben werden“, erklärt Kartashov – und diese Energie können sie dann als kohärentes Licht genau in Strahlrichtung wieder abgeben. Man erzeugt dann durch die Laserpulse, die man nach oben schickt, mitten in der Luft so etwas wie einen zweiten Laser aus Stickstoffmolekülen, der seinerseits in die Gegenrichtung leuchtet. Durch die Kombination dieser Lichtstrahlen könne man dann die Zusammensetzung der Luft viel genauer bestimmen als bisher.

Das Ziel des CROSSTRAP-Projektes ist es, durch einen Prototypen im Labor zu beweisen, dass dieses Prinzip funktioniert. Nach den ersten zwei Jahren lässt sich bereits sagen, dass man auf einem guten Weg ist. „Ein ganz entscheidender Punkt ist die Entwicklung eines extrem starken Lasers im mittleren Infrarotbereich“, betont Kartashov. So ein Laser wurde in den Labors des Instituts für Photonik bereits entwickelt – in den nächsten Monaten soll seine Leuchtkraft noch weiter verbessert werden.


CROSS TRAP SECOND YEAR REVIEW MEETING – Agenda
: http://www.crosstrap.eu/