Superkontinuum

Monsterwellen in der Glasfaser

Deutsche und amerikanische Physiker haben Ähnlichkeiten zwischen plötzlich auftretenden riesigen Ozeanwellen und optischen Phänomenen entdeckt.

Lange Zeit galten aus dem Nichts auftauchende Monsterwellen als Seemannsgarn. Doch in den letzten Jahren hat es Schiffsunglücke gegeben, die nachweislich auf solche freak waves zurückgingen. Die Entstehungsprozesse, die zum plötzlichen Aufschaukeln der Meereswellen führen, sind noch nicht völlig verstanden. Klar ist lediglich, dass es sich um nichtlineare Phänomene handelt.

Eine Bestätigung dieser Theorie kommt nun ausgerechnet aus der optischen Forschung. An der University of California in Los Angeles (UCLA) wiesen Physiker nach, dass freak waves auch in optischen Fasern auftreten können. Daran beteiligt war auch Claus Ropers, Wissenschaftler am Berliner Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI).

Ropers: „Wenn man einen schwachen roten Laserpuls durch eine optische Faser schickt, kommt am anderen Ende normalerweise auch wieder rotes Licht heraus. Ab einem gewissen Schwellenwert jedoch kommt es zur Bildung eines Superkontinuums, das heißt, aus dem roten Licht wird weißes mit nunmehr allen Spektralfarben. Pioniere dieses Phänomens sind die Forscher um Dr. Joachim Herrmann hier am Berliner MBI.“

Doch das ist noch nicht die Entsprechung zur Monsterwelle. Denn bei so starken Pulsen ist ein Superkontinuum zu erwarten. Auf die Situation auf offener See übertragen ist ein so starker Lichtpuls wie ein Orkan, bei dem eben hohe Wellen üblich seien.

Die Versuche in Kalifornien zeigten nun aber, dass selbst bei schwachen Lichtpulsen plötzliche Monsterwellen auftauchten: „In sehr seltenen Fällen kam es zur Bildung eines Superkontinuums und aus dem schwachen roten Puls wurde ein weißer“, so Ropers weiter. Sein Kollege Daniel Solli von der UCLA ergänzt: „Solche optischen Monsterwellen sind nahe verwandt mit den riesigen Meereswellen, die bei ruhiger See auftreten können“,

Die Ergebnisse sind also nicht nur für die nichtlineare Physik von Bedeutung. „Optische Experimente könnten helfen, das Geheimnis der Monsterwellen im Ozean zu erklären“, sagt der UCLA-Professor und passionierter Segler Bahram Jalali. (dsc)

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