REKBARE LASERBRON VERGROOT CAPACITEIT VAN GLASVEZELKABELS

Een nieuwe, elastische laserbron, waarvan de kleur bij uitrekking geleidelijk verandert van rood naar groen, kan een uitkomst zijn voor de communicatie per glasvezel. Daarbij worden afzonderlijke signalen gecodeerd met lichtpulsen van verschillende golflengten, overeenkomend met verschillende kleuren licht. Laserlicht is zeer geschikt, omdat de kleur scherp gedefinieerd is: de spreiding in golflengte is smal. Er passen daarom veel signalen naast elkaar in het lichtspectrum, en daarmee door één glasvezel. Tot nog toe was het lastig om goedkope, in golflengte afstembare lasers met een groot kleurbereik te maken. Huidige glasvezelsystemen werken vaak met combinaties van lasers met maar een één golflengte.

Onderzoekers van de universiteit van Kent State University in de Verenigde Staten en de universiteit van Freiburg maakten een rekbare laser van één groot vloeibaar kristal waarvan de moleculen afgeleid zijn van cholesterol (Advanced Materials, juli). Vloeibare kristallen, bekend van de displays van laptops en rekenmachines, zijn stoffen waarvan de langwerpige moleculen zich rangschikken in vlakke laagjes van één molecuul dik. De gestapelde laagjes kunnen zich ten opzichte van elkaar vrij bewegen. Een vloeibaar kristal is dus in de ene richting geordend als een kristal, en in de andere richting ongeordend als een vloeistof.

In het elastische vloeibare kristal van de Amerikanen en Duitsers ligt de oriëntatie van de langgerekte moleculen in ieder laagje iets gedraaid ten opzichte van de naburige laagjes. De opeenvolgende laagjes draaien daardoor zoals de treden van een wenteltrap. De afstand tussen twee treden met precies dezelfde richting, de `pitch' van het vloeibaar kristal, heeft sterke invloed op de optische eigenschappen. Licht met golflengten in een bepaald golflengtegebied rond de pitch wordt niet doorgelaten, maar licht met golflengten aan de rand van dat gebied kan wel vrij door het kristal bewegen, al wordt het door de laagjes ook deels gespiegeld.

De invloed van de pitch is te zien aan de kleur van het kristal als het met wit licht beschenen wordt, merkten de onderzoekers. Bij het in de lengte uitstrekken van het kristal worden de laagjes dichter op elkaar gedrukt, waardoor de pitch kleiner wordt. De kleur van het kristal veranderde via groen tot blauw. Om met hulp van dit effect een laser te maken, werd bij de bereiding van het vloeibare kristal een fluorescerende organische stof toegevoegd. Beschenen met rood licht van een standaardlaser, geeft deze kleurstof licht in een breed golflengtegebied. Afhankelijk van de pitch van het vloeibare kristal wordt daarvan maar één golflengte doorgelaten.

Laserlicht ontstaat als licht in een holte tussen twee spiegels heen en weer kaatst, en in de tussenruimte versterkt wordt. Daardoor lopen de lichtgolven in de pas, en schijnt de straal hoofdzakelijk in één richting, waardoor de lasertechniek geschikt is voor het maken van intense lichtbundels. In het vloeibare kristal werken de ruimten tussen de gelijkgeöriënteerde laagjes als de spiegelende holte, maar alleen voor een door de pitch nauwkeurig bepaalde golflengte. De fluorescerende organische kleurstof versterkt het heen-en-weer-kaatsende licht door nog meer licht af te geven.

De onderzoekers brachten met de aansturende standaardlaser kortstondige laserpulsen in het kristal teweeg, waarvan de kleur veranderde van groen (een golflengte van 630 nanometer) naar rood (golflengte 544 nanometer), afhankelijk van de uitrekking.