Lichtwegstrecke

Lichtwegstrecke, in der Optik oft auch als optische Weglänge oder optische Pfadlänge bezeichnet, ist die effektive Weglänge, die Licht in einem Medium zurücklegt. Formal definiert sie sich als OPL = ∫ n(s) ds, wobei n das Brechungsindexprofil entlang des Weges und ds ein infinitesimales Stück des Geometrieweges ist. In einem einheitlichen Medium mit Brechungsindex n gilt OPL = n L, wobei L die geometrische Weglänge ist. Die Lichtgeschwindigkeit v = c/n, daher ist die Reisezeit t durch t = OPL / c = ∫ n ds / c.

Die Lichtwegstrecke hängt also sowohl von der Geometrie des Pfades als auch vom Material ab und dient als effektive Distanz, die Licht im Vakuumtempo zurücklegt. Sie ist direkt relevant für die Bestimmung der Phase: Die Phasenverschiebung zwischen zwei Pfaden mit Wegdifferenz ΔOPL beträgt Δφ = (2π/λ0) ΔOPL, wobei λ0 die Wellenlänge im Vakuum ist.

Entsprechend verwendet man OPL in Interferometrie, Faseroptik und Spektroskopie, um Fringe, Zeitabstände oder Sensorantworten zu beschreiben. In der Praxis wird häufig die geometrische Länge L eines Mediums zusammen mit seinem effektiven Brechungsindex n_eff verwendet, um die optische Weglänge zu berechnen. Beispielsweise hat eine Faser mit Länge L und effektiver Brechung n_eff eine Lichtwegstrecke von n_eff L. Die Einheit ist Meter, da OPL die Dimension einer Länge besitzt.

Siehe auch: Optische Pfadlänge, Brechungsindex, Interferometrie, Phasendifferenz, Lichtgeschwindigkeit.