Dieser Laser ist besser als Göttervater Zeus, dem die Fähigkeit nachgesagt wird, sich in einen Blitz zu verwandeln, um der Dame seines Herzens näher zu kommen. Wird der Laserimpuls für den Bruchteil einer Sekunde in den Himmel geschickt, verrät er Umweltschützern die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und weist sie damit auf Ozon- oder Smogbildung hin. „Doch der Laserstrahl kann weit mehr“, erzählt Ludger Wöste, Professor für Experimental Physik. „Langfristig lassen sich sogar meteorologische Prozesse dank Laserstrahlen steuern“. Gemeinsam mit anderen deutschen und französischen Physikern hat Wöste hierzu den weltweit ersten mobilen Terawatt-Laser entwickelt, der in einem herkömmlichen Container untergebracht ist und mit einem Tieflader von Ort zu Ort transportiert werden kann.

Die Leistung des Lasers entspricht dem Output von 4000 Großkraftwerken; das allerdings während einer Dauer geringer als das Zehnmillionste einer Millionstelsekunde (10 exp[-13]). Dadurch hofft Wöste, nicht nur Blitze zum Schutz von z. B. Flughäfen und Rechenzentren kontrolliert zu entladen, sondern beispielsweise auch Hagelbildung auf Feldern und Weinbergen rechtzeitig für geeignete Gegenmaßen zu erkennen. Wöste hat bereits etliche Patente in den vergangenen Jahren angemeldet. Mit dem Patent zum Verfahren zur Erzeugung von Kondensationskernen für Regen in der Atmosphäre mittels Ultrakurzlaser besitzt die Freie Universität ihr erstes Patent – was nicht zuletzt an der Änderung des Arbeitnehmererfindergesetzes liegt. „Mit dem Gesetz im Februar 2002 wurde das so genannte Hochschullehrerprivileg abgeschafft“, erzählt Patrik Varadinek, der an der Freien Universität die Servicestelle Patente leitet. Seither liegen die Rechte an der Erfindung nicht mehr beim Professor, sondern bei der Hochschule, die über Verwertung und Lizensvergabe entscheidet. Der Entdecker wird an der Verwertung mit 30 Prozent beteiligt.

Übersättigung präzise erfassen

Mit dem von Wöste und Prof. Dr. Jean-Pierre Wolf (Universität Lyon) entwickelten Verfahren ist es möglich, künftig präzisere Regenvorhersagen zu treffen. Bislang wurde versucht, mit Hilfe von Flugzeugen Silberjodidkristalle als Kondensationskeime in der Luft auszustreuen. Das Verfahren ist jedoch nur begrenzt wirksam, da der hierfür erforderliche Zustand der Übersättigung der Atmosphäre a priori nicht erkennbar ist. Künftig kann die atmosphärische Übersättigung genau erfasst werden.

Die Erfindung beruht darauf, mittels Hochleistungs-Lasern sogenannte Plasma-Filamente in der Atmosphäre zu erzeugen. Physiker rufen solche Filamente dadurch hervor, indem sie einen hoch-intensiven ultrakurzen Laserpuls in die Luft strahlen, wodurch nicht-lineare optische Effekte auftreten. Durch den so genannten Kerr-Effekt wird der Brechungsindex auf Grund der hohen Lichtfeldstärken erhöht. Da das Profil der Lichtintensität des fokussierten Laserstrahls über den Querschnitt des Laserstrahls hinweg einer Glockenkurve entspricht, wirkt die Luft im Bereich extrem hoher Feldstärken – also im mittleren Bereich des Laserstrahls – wie eine Sammellinse. Dadurch wird der Laserstrahl fokussiert. Die so entstehende extrem hohe Energiedichte führt schließlich zu einer sog. Multi-Photon der Luft, wobei die ionisierten Bereiche wie eine Zerstreuungslinse wirken. Der Laserstrahl wird wieder defokussiert. In dem Zusammenspiel von Selbstfokussierung und Selbstdefokussierung entsteht das beschriebene, schlauchähnliche Plasma-Filament. An den dabei gebildeten elektrischen Ladungsträgern kondensiert sodann die feuchte Luft zu deutlich erkennbaren Tröpfchen. Auf die Weise kann die Übersättigung der Luft, d. h. ihr Vermögen zu regnen über große Distanzen hinweg beobachtet werden.

Für die Erfindung des „Regenwächters“ erteilte das Deutsche Patent- und Markenamt (DPMA) der Freien Universität Berlin ihr erstes Patent. Auf Grund der Änderung im Arbeitnehmererfindergesetz hat die Freie Universität gemeinsam mit anderen Berliner Hochschulen und der Investitionsbank Berlin eine Gesellschaft für Patentverwertung Berlin (ipal) gegründet. Diese prüft die Erfindung. Wenn ipal und die Freie Universität die Erfindung verwerten wollen, erfolgt die Inanspruchnahme der Erfindung und eine Patentanmeldung beim DPMA, die die Erfindung prüft. Ist die Erfindung patentwürdig, erteilt die DPMA ein Patent. Die Freie Universität hat seit Oktober 2001 15 Erfindungsmeldungen entgegengenommen und acht Patentmeldungen über ipal GmbH beim DPMA eingereicht.

Felicitas von Aretin