Golffrontdispersie

Golffrontdispersie is het verschijnsel waarbij een golffront bij voortplanting vervormt doordat de voortplantingssnelheid van de golf afhankelijk is van de golflengte. In dispersieve media kan elke golflengte een andere fase- en groep Snelheid hebben, waardoor het oorspronkelijke front in de loop van de afstand scheef kan komen te staan of vervormen. Bij pulsen leidt dit vaak tot temporele breding van het signaal, terwijl het bij meerdere golflengten ook ruimtelijke vervormingen van het front kan veroorzaken.

Oorzaken zijn onder meer materiaaldispersie, waarbij de refractieve index nλ varieert met golflengte, en geometrische dispersie zoals angular dispersion veroorzaakt door prisma’s of gratings. In glas, atmosfeer en andere media kan de mate van dispersie sterk verschillen afhankelijk van het inzetkanaal en de gezien golflengten.

Gevolgen en toepassingen: golffrontdispersie kan leiden tot chromatische aberraties in beeldvorming en tot verlies van coherentie bij korte laserpulsen door groepsnelheidsdispersie (GVD). Tegelijkertijd wordt dispersie actief beheerd in optische systemen: compensatie wordt toegepast met bijvoorbeeld gerichte prisma-/gratingcombinaties of chirped mirrors. In communicatiesystemen en ultrafast-optica is het afstemmen van dispersie cruciaal om signaalintegriteit te bewaren.

Voorbeelden: een prisma laat wit licht uiteenlopend zien door dispersie; in optische vezels veroorzaakt GVD temporele uitrekking van pulsen, wat in longitudetrillingen en datacommunicatie een belangrijke rol speelt.

Meet- en analyse methoden omvatten interferometrie en wavefront-sensing technieken zoals Shack-Hartmann om vervormingen en dispersie op het golffront te kwantificeren.

Zie ook: dispersie, refractieve index, chromatische aberratie, groepsnelheidsdispersie.