Ausbildung von spontanen optischen Strukturen in Alkalidämpfen
 Für detaillierte Informationen verweisen wir auf die englischen Seiten
Die spontane Entstehung von Strukturen aus einem unstrukturierten Zustand ist ein in der Natur und auch in der Technik sehr
verbreitetes Phänomen. Es kann auftreten, wenn ein nichtlineares System durch Energiezufuhr oder durch andere Maßnahmen stark aus dem
thermodynamischen Gleichgewicht gebracht wird. Untersuchungen an optischen Systemen könnten Fortschritte bei der Klärung zahlreicher allgemeiner
noch offener Fragen der Strukturentstehung bringen, denn optische Experimente sind außerordentlich wandlungsfähig und scheinen sich bei geeignetem
Design durch handhabbare theoretische Modelle recht gut näherungsweise beschreiben zu lassen.
In der Arbeitsgruppe werden dazu Alkalidämpfe in einer sorgfältig gewählten Puffergasatmosphäre als nichtlineares Medium benutzt. In diesem
Fall können die nichtlinearen optischen Eigenschaften durch eine Vielzahl von experimentellen Parametern in weiten Grenzen variiert werden. Als Lichtquelle
dienen abstimmbare Laser, deren Wellenlänge so gewählt ist, dass annähernd - aber nicht vollständig - Resonanz des Lichtfeldes mit einem
Übergang in den Alkaliatomen vorhanden ist. Wird die Leistung des Lasers von kleinen Werten aus langsam gesteigert, so wird typischerweise beobachtet, dass
bei einem bestimmten Schwellwert der Leistung in der Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahles eine hexagonale Struktur auftritt. Steigert man die
Leistung weiter, so werden die hexagonalen Strukturen instabil und es findet ein Übergang zu - im allgemeinen komplizierteren - "sekundären" Strukturen
statt oder es treten Strukturen auf, die sich periodisch oder auch ungeordnet ("chaotisch") zeitlich ändern. Unter bestimmten Umständen bilden sich auch
bistabile lokalisierte Strukturen, die solitonenartige Eigenschaften haben (sogenannte dissipative Solitonen). Die experimentellen Beobachtungen werden systematisch
mit theoretischen Ergebnissen verglichen.
|
