Brechungsindexprofil

Brechungsindexprofil bezeichnet die räumliche Verteilung des Brechungsindexes n in einem optischen Medium. Es beschreibt, wie der Brechungsindex an verschiedenen Positionen variiert, typischerweise radial von der Mitte oder axial entlang einer Achse. Solche Profile ermöglichen gradientenbasierte Optik, bei der Lichtführung und Abbildung durch eine kontinuierliche Indexänderung statt durch diskrete Grenzflächen bestimmt wird.

Radiale Brechungsindexprofile treten in Gradientenindex-Materialien (GRIN) auf. Typische Formen sind paraboloidische oder quadratische Verteilungen; lineare oder exponentielle Profile kommen ebenfalls vor. Paraboloidische Profile führen häufig zu fokussierenden Eigenschaften, weshalb GRIN-Linsen oft kompakte Bauteile mit geringer Abberation darstellen. In der Faseroptik bezeichnet man Lichtleiter mit räumlich veränderlichem Index als Gradient-Index-Fasern; das Profil bestimmt Modalstruktur, NA und Dispersion.

Herstellung und Charakterisierung: Brechungsindexprofile entstehen durch Diffusion von Ionen oder Gasen, Ioneneinbringung, chemische Abscheidung oder Sol-Gel-Verfahren. Die räumliche Verteilung wird durch refraktometrische Messungen, interferometrische Bildgebung oder optische Tomographie ermittelt.

Anwendungen: GRIN-Linsen, Gradient-Index-Fasern, integrierte Optik und spektrale Sensorik. Das Verständnis des Brechungsindexprofils ermöglicht Vorhersagen über Strahlführung, Abbildung und Dispersion und dient als Grundlage für das Design optischer Bauteile mit spezifischen Abbildungs- oder Strahlführungseigenschaften.