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09/02/1997 00:00

LIDAR - ,Lasershow' als Atmosphärendetektor

Dr. Wolfgang Hirsch Abteilung Hochschulkommunikation/Bereich Presse und Information
Friedrich-Schiller-Universität Jena

    FSU-Mediendienst

    Aufregende Laser-Experimente an der Uni Jena: ,Lightshow" am Nachthimmel dient der Grundlagenforschung

    Jena (03.09.97). Ein Laserstrahl durchzuckt den Nachthimmel ueber Jena. Senkrecht steigt er in die Hoehe, anfangs unsichtbar, wird erst gelb, dann, weiter oben, weiss und verschwindet im All. Am Werk sind die LIDARisten, Physiker der Universitaet, die mit ihrem zwei Terrawatt starken Festkoerperlaser Experimente in der Atmosphaere anstellen. Grundlagenforschung zunaechst, koennten aus dem Projekt in ferner Zukunft ein neuartiger Detektor fuer die Umweltverschmutzung in hoeheren Luftregionen oder ein lenkbarer ,Blitzableiter" entwickelt werden.

    Aber zunaechst geht es der LIDAR-Gruppe darum, die optischen Phaenomene ihres Experiments genau kennenzulernen und vor allem: die Vorgaenge praezise steuern zu koennen. LIDAR heisst ,LIght Detecting And Ranging", und beteiligt sind an dem Projekt neben dem Jenaer Institut fuer Optik und Quantenelektronik die Wissenschaftler der FU Berlin, der TU Cottbus und der Deutschen Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt Oberpfaffenhofen. Dass man mit einem hochintensiven, ultrakurzen, infraroten Lichtimpuls in der Atmosphaere weisses Licht erzeugen kann, ist ein neues Phaenomen, das erst kuerzlich entdeckt wurde.

    Aus einem Innenhoffenster ihres Instituts am Max-Wien-Platz schiessen die Jenaer Physiker nun mit ihrem Hochleistungslaser einen modulierbaren 800nm-Impuls in die Luft, der etwa in Hoehe der Dachkante eine Intensitaet von 10 hoch 14 Watt erreicht. Auf seinem Weg erzeugt dieser Impuls sogenannte Filamente in der Luft; das sind lange duenne Lichtkanaele, in denen sich der normale Brechungsindex der Luft aendert. Es tritt ein Selbstfokussierungseffekt ein, das heisst das starke Licht produziert quasi selbst eine Linse, in der es sich bricht, und - es wird weiss.

    Indem die Wissenschaftler das Spektrum des urspruenglichen Impulses variieren, koennen sie steuern, in welcher Hoehe diese Effekte eintreten sollen. Damit wird klar, warum man die ,Hightech-Lasershow" am Firmament nicht einfach mit einem gewoehnlichen Scheinwerfer veranstaltet, denn der wuerde natuerlich nicht die exakte und modulierbare Hoehenaufloesung des Lasers erreichen.

    Mit einem Cassegrin-Teleskop faengt die Forschergruppe die rueckgestreuten Signale ihres Lichtimpulses noch aus einem Erdabstand von bis zu zwoelf Kilometern auf - und damit die lichtspezifischen ,Fingerabdruecke" der chemischen Elemente. ,Wir hoffen, dass wir in Kuerze chemische Spurenelemente in der Atmosphaere genau detektieren und in ihrer Hoehe und Dichte bestimmen koennen", erlaeutert Dr. Helmut Schillinger. Dabei geht es natuerlich nicht nur um banalen Wasserdampf, sondern am Ende um detaillierte Umweltanalysen. Das herkoemmliche Verfahren, Sonden am Ballon aufsteigen zu lassen, waere damit auf elegante Weise zu ersetzen.

    Noch spektakulaerer mutet eine zweite denkbare Anwendung der LIDAR-Forschung an: Bei sehr hohen Intensitaeten koennte der Laserimpuls in der Atmosphaere Plasma entstehen lassen. Das bedeutet, dass ein Kanal aus elektrisch leitfaehiger Materie entstehen wuerde, der praktisch die Wirkung eines Blitzableiters haette. - Ein ,Gewitterkraftwerk", das mit Lasern Blitze abschiesst und deren Energie ins Stromnetz einspeist? - ,Das ist im Moment noch Science fiction", sagt Schillinger. Vielleicht eines Tages aber doch ,Faction".

    Kontakt: Prof. Dr. Roland Sauerbrey, Tel.: 03641/636281 Dr. Helmut Schillinger, Tel. 03641/636335

    (Foto auf Anfrage)


    Criteria of this press release:
    Biology, Environment / ecology, Mathematics, Oceanology / climate, Physics / astronomy
    transregional, national
    Research projects
    German


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