Een laserbril die alleen werkt als het werkelijk nodig is

Lasers mogen steeds vaker worden toegepast - bijvoorbeeld in CD-spelers, scanners in supermarkten en in discotheken - het blijven gevaarlijke apparaten. Ons oog doet immers met een laserbundel wat het gewend is te doen met al het licht dat binnenkomt: het focusseren op het netvlies.

Omdat laserbundels vaak zo intens zijn kan dat tot onherstelbare schade en in veel gevallen zelfs tot totale blindheid leiden. Daarom is het beter om altijd een beschermende bril te dragen, maar dat heeft ook nadelen. Het maakt het werken met lasers namelijk bijzonder ingewikkeld, omdat het zicht op de bundel ontnomen wordt. Daarnaast zijn er tegenwoordig lasers die over een zo breed golflengtegebied uitzenden, dat een laserbril een groot deel van het zichtbare licht zou moeten uitfilteren. En daardoor wordt gewoon om je heen kijken weer onmogelijk gemaakt.

Al meer dan tien jaar wordt er daarom driftig gezocht naar een materiaal dat licht van een lage intensiteit doorlaat, maar 'dichtslaat' als de sterkte van het licht een grenswaarde overschrijdt. Dergelijke optische begrenzers zijn de broertjes van de bekende meekleurende brillenglazen. Hierin zorgt het fotochrome effect er weliswaar voor dat bij blootstelling aan een sterke lichtbron een verkleuring optreedt, maar dat gebeurt zo traag dat een laser zijn schadelijke werking al lang heeft kunnen uitoefenen. De voorwaarden voor een goed optisch begrenzend materiaal zijn dus vrij strict: het moet binnen een paar nanoseconden 'verkleuren' en dan het licht met een factor van meer dan 10.000 verzwakken. Onderzoekers van Caltech in Pasadena, Californië, hebben op dit gebied onlangs een grote stap voorwaarts gemaakt (Science, 13 september, pag. 1533). Ze ontwikkelden een serie phthalocyanines, aan bladgroen en hemoglobine verwante organische moleculen. Deze absorberen nauwelijks als ze in de grondtoestand verkeren, maar hebben een enorm sterke absorptie in een aangeslagen toestand. De truc is dus eigenlijk verrassend simpel: hoe meer licht, des te meer aangeslagen toestanden en des te sterker de absorptie, precies wat gewenst was. Er werd een aantal verschillende moleculen gesynthetiseerd en op hun optische eigenschappen getest. Het molecuul dat het beste uit de bus kwam werd vervolgens in verschillende concentraties opgenomen in een aantal dunne plastic plaatjes, die achter elkaar in een experimentele bril werden verwerkt. Deze liet slechts 0.2 procent door van een korte groene laserpuls, terwijl het omgevingslicht voor 70 procent werd doorgelaten.

Vervelend is nog wel dat het laserlicht voor een optimaal effect in het materiaal moet worden gefocusseerd. Dat vraagt weer om een extra lens voor de bril, waardoor het prototype nog wat onhandig is in het gebruik.