Chaotische Lichtstrahlen

Im ovalen Resonator gibt es Strahlenbahnen, die lange am Rand entlang zirkulieren - die Flüstergalerie-Bahnen. Allerdings tun viele Strahlen dies nur für eine begrenzte Zahl von Umläufen, und überstreichen schliesslich die gesamte Fläche des Ovals. Chaos macht's möglich. ABER: Chaos ist nicht dasselbe wie Zufall ! Die Strahlen folgen verborgenen Mustern, die man mit Methoden der nichtlinearen Dynamik sichtbar machen kann. Dazu verfolgen wir den Strahl nicht im realen Raum, sondern in einem abstrakten "Phasenraum", der unten durch den sogenannten Poincaré-Schnitt abgebildet ist.

Die horizontale Achse misst die Position entlang des ovalen Randes, wo eine Reflexion erfolgt; die vertikale Achse gibt den Einfallswinkel des Strahls an. Aufeinanderfolgende Reflexionen erzeugen hier eine sich ausbreitende Punktwolke. Deutlich sind Regionen zu sehen, in denen sich der Strahl entweder bevorzugt oder gar nicht aufhält. Bestimmte Kombinationen von Reflexionsort und Einfallswinkel treten also nie auf, andere dagegen häufiger.

Wie führt das zu gebündelter Laserstrahlung ?