Einseitiges Licht

04.02.2015, 12:00

Experimentelle Beobachtung optischer Möbius-Bänder geformt durch die Polarisation des Lichts

Licht stellt eine faszinierend reichhaltige ‚Spielwiese’ dar, vor allem dann, wenn dessen Polarisation mit einbezogen wird. Begrenzt man Licht räumlich sehr stark, z.B. durch starke Fokussierung eines Lichtstrahls, so formen sich dreidimensionale, räumlich variierende Landschaften der Polarisation, die komplexe Phasen- und Feldverteilungen zur Folge haben. Eine dieser dreidimensionalen Topologien kann z.B. die Form eines Möbiusbandes besitzen, ein geometrisches Objekt, das nur eine Oberfläche und einen Rand besitzt.

Vor einem Jahrzehnt schlug Isaac Freund theoretisch vor, dass solche Gebilde in Licht existieren und sich durch die Überlagerung zweier sich kreuzender, kollimierter Lichtstrahlen erzeugen lassen sollten. Uns ist nun erstmals der experimentelle Nachweis dieser höchstungewöhnlichen Objekte gelungen. Hierzu erzeugten wir optische Möbius-Bänder geformt durch die Polarisation des Lichts im Labor durch die starke Fokussierung einer Superposition zweier Lichtstrahlen. Unter Verwendung einer kürzlich entwickelten Feldrekonstruktionsmethode konnten wir die Verteilung des elektrischen Feldes in der Fokusebene mit einer räumlichen Auflösung weit unterhalb der optischen Lichtwellenlänge vermessen. Durch Auftragung der räumlichen Verteilung der Polarisationsellipse, die aus den elektrischen Felddaten lokal gewonnen werden kann, lassen sich so die erzeugten Möbius-Bänder sichtbar machen.

Kontakt: Peter Banzer

Gruppe: InMik Gruppe, Leuchs Division

Referenz: T. Bauer, P. Banzer, E. Karimi, S. Orlov, A. Rubano, L. Marrucci, E. Santamato, R. W. Boyd, G. Leuchs, Observation of optical polarization Möbius strips, Science, doi:10.1126/science.1260635

 

Link Max-Planck-Gesellschaft