Voor het eerst is het principe van de laser omgekeerd, wat heeft geleid tot een anti-laser. Deze straalt geen licht uit, maar absorbeert het.

Het begon allemaal met een poging van natuurkundige Douglas Stone om het principe van de laser uit te leggen. Hij deed dit door de werking van de laser om te draaien, en zo werd het idee van de anti-laser geboren. Samen met experimenteel natuurkundige Hui Cao bouwde hij vervolgens de eerste omgekeerde laser, die in plaats van licht uit te stralen, licht absorbeert. Hierover publiceerden de wetenschappers op 18 februari 2011 in het tijdschrift Science.

Om te begrijpen wat de onderzoekers precies hebben gedaan, moeten we eerst een stapje terug doen naar de werking van de ‘normale’ laser. Deze bestaat uit een gain medium, een gas tussen twee spiegels, waarin zich atomen met elektronen in een hoge energietoestand bevinden. Fotonen die het medium binnen komen, zetten de elektronen ertoe aan dat zij naar een lagere energietoestand gaan, waarbij identieke fotonen vrijkomen. Dit levert de strakke lichtbundel op die zo karakteristiek is voor de laser.

In de anti-laser wordt dit proces omgekeerd. Daarvoor maakten Stone en Cao gebruik van een loss medium, gemaakt van een siliconen schijf. De voor- en achterkant van de schijf fungeren als de spiegels en het midden als het gas. Door met twee identieke lichtstralen aan beide kanten van het schijfje te schijnen, komen de fotonen vast te zitten in het medium. De fotonen bewegen heen en weer tot ze allemaal zijn geabsorbeerd en omgezet in warmte.

In een anti-laser zijn de uitgaande laserbundels vervangen door inkomende bundels. (Illustratie: Science/AAAS)

De inkomende lichtgolven worden gevangen in een holte, waar ze heen en weer stuiteren tot ze zijn geabsorbeerd. (Illustratie: Yidong Chong/Yale University)

Stone ziet veel toepassingen van de omgekeerde laser. Eventuele toekomstige computers, zogenaamde optische computers, zouden licht kunnen gebruiken om effectief signalen door te geven. De anti-lasers zouden gebruikt kunnen worden om de intensiteit van dat licht te regelen of om lichtsignalen om te zetten in elektrische signalen. Een andere rol van de anti-laser ziet Stone in de radiologie, voor therapeutische of imaging-doeleinden. Maar wat de daadwerkelijke toepassing van de anti-laser wordt, zal de tijd moeten leren…

Bronnen: Yale University op EurekAlert!, Nature News, New Scientist