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TU-Forscher erfindet Laser-Mikrophon

Ein Mikrophon, das mit Licht funktioniert: Eine revolutionäre Erfindung an der Technischen Universität Wien ermöglicht eine völlig neue Art der Tonaufnahme. Balthasar Fischer erhält dafür den Dr. Ernst Fehrer-Preis.

Dr. Balthasar Fischer

Dr. Balthasar Fischer

Dr. Balthasar Fischer

Dr. Balthasar Fischer

Ein Laser-Etalon - das Herzstück des neuen Mikrophons

Ein Laser-Etalon - das Herzstück des neuen Mikrophons

Ein Laser-Etalon - das Herzstück des neuen Mikrophons

Ein Laser-Etalon - das Herzstück des neuen Mikrophons

Balthasar Fischer mit Lasermikrophon im Aufnahmestudio

Balthasar Fischer mit Lasermikrophon im Aufnahmestudio

Balthasar Fischer mit Lasermikrophon im Aufnahmestudio

Balthasar Fischer mit Lasermikrophon im Aufnahmestudio

Mit Mikrophonen und Aufnahmetechnik kennt er sich aus: Dr. Balthasar Fischer, ein junger Forscher an der TU Wien, hat nicht nur Physik studiert, sondern auch eine Ausbildung zum Tonmeister abgeschlossen. Eines Tages kam ihm die Idee, seine beiden Spezialgebiete zu vereinen: Er entwarf ein Mikrophon, das mit Laserlicht funktioniert und im Gegensatz zu allen anderen Aufnahmegeräten völlig ohne schwingende Membran auskommt. Schon bald wurde aus dieser Idee ein Forschungsprojekt am Institut für Photonik (Arbeitsgruppe Prof. Wintner) der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik an der TU Wien – unterstützt von der Firma NXP Sound Solutions in Wien. In seiner Dissertation konnte Fischer zeigen, wie beeindruckend gut sein neuartiges Mikrophon funktioniert.

Demo-Aufnahme mit dem Laser-Mikrophon: Improvisation - Trompete: Walter Fend, Klavier: Balthasar Fischer


An der TU Wien wird dieser technologische Durchbruch nun mit dem Dr. Ernst Fehrer-Preis ausgezeichnet.

Schall bremst Licht

Die Grundidee des Laser-Mikrophons ist einfach: Ein Laserstrahl dringt in den Raum zwischen zwei Spiegeln ein und wird zwischen ihnen viele Male hin und herreflektiert. „Wenn die Wellenlänge des Laserlichts genau zum Abstand der Spiegel passt, verstärkt sich der Strahl dabei und kommt auf der anderen Seite in voller Stärke wieder hinaus“, erklärt Balthasar Fischer. Die Wellenlänge des Lichts ist allerdings vom Luftdruck abhängig. Wenn durch Schallwellen die Luft zwischen den Spiegeln zusammengedrückt wird, sinkt dort die Lichtgeschwindigkeit und die Wellenlänge des Laserlichtes wird etwas kleiner. Die Wellenlängen-Änderung ist freilich minimal – aber sie reicht aus um den Lichtstrom durch die beiden Spiegel drastisch zu verändern. Das Lichtsignal wird dann aufgenommen und abgespeichert.

Besser ohne Membran

Bei einem herkömmlichen Mikrophon versetzt die Schallwelle eine Membran in Schwingung, und die mechanische Bewegung der Membran muss in elektrische Signale umgewandelt werden. Klarerweise ist so ein Mikrophon sehr empfindlich gegenüber Vibrationen oder Windstößen – das weiß jeder, der schon mal versucht hat, in einer Sturmböe zu telefonieren. In Tonstudios wird oft großer Aufwand betrieben, um die Mikrophone von störenden Schwingungen zu isolieren. Das neue Laser-Mikrophon ist gegen solche Störungen vergleichsweise unempfindlich.
Der erste Prototyp des Mikrophons liefert schon heute beeindruckende Klangqualität – allerdings ist das Gerät noch etwas unhandlich groß. Das wird nicht so bleiben: „Wir glauben, dass sich das System auf die Größe von Millimetern reduzieren lassen kann“, meint Balthasar Fischer.

Dr. Ernst Fehrer-Preis für angewandte Forschung

Am Dienstag, dem 7. Dezember 2010 wird Balthasar Fischer für Seine Erfindung vom Rektorat der TU Wien mit dem Dr. Ernst Fehrer-Preis ausgezeichnet. Dieser Preis wird jährlich für besondere technische Forschungsleistungen mit praktischer Anwendbarkeit vergeben, die Verleihung findet in Anwesenheit der Preisstifterin Ehrensenatorin Mag. Monika Fehrer statt.

Infobox: Das Licht und seine Geschwindigkeit
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine unveränderliche Konstante – und nichts auf der Welt kann schneller werden als das Licht. Wenn sich das Licht allerdings nicht durch leeren Raum sondern durch ein Medium wie Luft, Wasser oder Glas bewegt, dann ist seine Ausbreitungsgeschwindigkeit geringer. Weil die Wellenlänge direkt mit der Lichtgeschwindigkeit zusammenhängt, nimmt auch die Wellenlänge des Lichtes dabei etwas ab.
In der Luft ist dieser Effekt sehr klein – aber dennoch messbar. Je dichter die Luft ist, umso mehr wird Licht in ihr abgebremst. Durch eine Messung der Wellenlänge (die gleichzeitig auch eine Messung der Licht-Ausbreitungsgeschwindigkeit ist) kann also die Dichte der Luft festgestellt werden. Nachdem Schall nichts anderes ist als eine Abfolge von Luftdruck-Änderungen, kann man auf diese Weise Schallwellen direkt mit Licht aufzeichnen.

Fotodownload:http://tuweb.tuwien.ac.at/index.php?id=10822

Rückfragehinweis:
Dr. Balthasar Fischer
Institut für Photonik
Technische Universität Wien
Gußhausstraße 25-29, 1040 Wien
T: +43-1-58801-387 80
balthasar.fischer@tuwien.ac.at

Aussender:
Dipl.-Ing. Florian Aigner
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Technische Universität Wien
Operngasse 11, 1040 Wien
T: +43-1-58801-41027
florian.aigner@tuwien.ac.at