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Der Gecko nutzt eine kohärente Koppelung zwischen seinen Ohren für die Winkelmessung.

Bild: iStock, CreativeMoments

Einfallswinkel von Lichtquellen orten Von Geckos inspirierter Lichtsensor

11.04.2019

Statt nur die Intensität von Licht mit einem Sensor zu messen, wäre auch die Richtung der Lichtquelle in vielen Anwendungen von Vorteil. Forscher haben sich jetzt von Geckos inspirieren lassen und einen neuartigen Lichtsensor entwickelt, der auch den Winkel des auftreffenden Lichts bestimmen kann.

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Die Inspiration für den neuen Sensor holten sich die Physiker von der Stanford University und der University of Wisconsin von dem kleinen Gecko. Bei großen Tieren besitzen beide Ohren einen Abstand zueinander, der die hörbaren Schallwellenlängen überschreitet. Dadurch wird eine Richtungserkennung des Schalls durch die Intensität und Zeitunterschiede beim Auftreffen auf die Ohren erkannt.

Bei kleinen Tieren wie dem Gecko sind die Ohren aber nicht weit genug auseinander, um Laufzeitunterschiede der auftreffenden Schallwellen zu erkennen. Stattdessen nutzt der Gecko für die Winkelmessung eine kohärente Koppelung zwischen den Ohren. In einer Art „Tunnel“ überlagern sich die Schallwellen und auftretende Resonanzeffekte ermöglichen die Ortung der Signalquelle.

Einfallswinkel orten

Genau dieses Verfahren nutzen die Physiker jetzt für einen neuartigen Lichtsensor, um neben der Intensität auch den Einfallswinkel der Lichtquelle orten zu können. Der Sensor basiert auf einer galvanischen Trennung und optischen Kopplung von zwei eng beieinander liegenden Nanodrähten aus Silizium. Die einfallenden und gestreuten Lichtwellen zeigen an jedem Nanodraht Resonanzeffekte, die sich auf den photoelektrischen Strom in jedem Nanodraht auswirken. Und je nachdem, in welchem Winkel das Licht einfällt, unterscheiden sich die Photo-Ströme der Nanodrähte minimal. Die Differenz der gespeicherten Energie können die Forscher in Beziehung zum Einfallswinkel setzen.

Künftige Anwendungen für den Prototypen des Lichtsensors sehen die Physiker unter anderem in der Robotik oder bei autonomen Fahrzeugen.

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