Akustooptische

Akustooptische Technik befasst sich mit der Wechselwirkung zwischen akustischen Wellen und optischen Wellen in einem transparenten Medium. Eine fortlaufende Schallwelle erzeugt eine periodische, sich bewegende Modulation des Brechungsindex des Materials. Diese Modulation wirkt wie ein bewegliches Beugungsgitter, durch das ein Laserstrahl diffraktiert wird. Die diffraktiven Strahlen erhalten in der Regel eine Frequenzverschiebung, die dem Frequenzgang der akustischen Welle entspricht. Der Effekt tritt insbesondere in anisotropen Kristallen wie TeO2, LiNbO3 oder LiTaO3 auf und lässt sich durch Streu- und Interferenzprozesse beschreiben.

Der akustooptische Diffusionsprozess wird durch die Bragg-Bedingung beschrieben, bei der die Wellenlängenverhältnisse, der Brechungsindex, die Polarisationszustände und das Gitterabstands Λ (Λ = vSchall / f) eine Rolle spielen. Die Diffraeffizienz hängt von der Eingangspolarisation, dem Wellenwinkel, der Akustikleistung und der Kristalllänge ab. Typische Geräte arbeiten im sogenannten Bragg-Regime und lassen sich durch Änderung der Anregungsfrequenz f steuern.

Wängige Bauelemente sind akustooptische Modulatoren (AOM), akustooptische Deflektoren (AOD) und akustooptische Filter (AOTF). AOMs modulieren Intensität und Frequenz eines Laserstrahls, AODs dienen der schnellen Strahlschwenkung, und AOTFs ermöglichen die selektive Wellenlängenfilterung. Typische Materialien umfassen TeO2, LiNbO3 und LiTaO3, wobei TeO2 aufgrund seiner hohen Beugungseffizienz verbreitet ist.

Anwendungen finden sich in der Lasertechnik, Bildgebung, Spektroskopie, Telekommunikation und Mess- bzw.Scanning-Systemen. Vorteile sind hohe Geschwindigkeit, keine mechanischen Bewegungen und direkter steuerbarer Strahlpfad; Einschränkungen umfassen Polarisationsabhängigkeit, Temperaturstabilität, Materialverluste und begrenzte Frequenzbereiche.