t - im ZESS - Universität Siegen
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3. Messverfahren einer 3D-Laufzeitkamera 17<br />
Der elektrooptische oder auch Pockels-Effekt wird größtenteils zur Modulation oder zum<br />
Schalten von Lichtwellen eingesetzt, z.B. in Q-switch-Anwendungen für Lasereinrichtungen.<br />
Die max<strong>im</strong>alen Modulationsfrequenzen solcher Kristalle liegen <strong>im</strong> Bereich von<br />
GHz. In technischen Realisierungen mit großen Kristallaperturflächen wird diese<br />
Größenordnung jedoch nicht erreicht. Eine detailliertere Untersuchung von käuflichen<br />
elektrooptischen Modulatoren zeigt, dass <strong>im</strong> Falle der 2D-Modulation bzw. der 3D-<br />
Messung einige notwendige Anforderungen nicht befriedigend gelöst werden können.<br />
Die Realisierung einer räumlich parallelen und zeitlich s<strong>im</strong>ultanen dreid<strong>im</strong>ensionalen<br />
Messung erfordert einige Eigenschaften der optischen Modulatoren, die wie folgt<br />
zusammengefasst werden können:<br />
r genügend große optische Apertur für zweid<strong>im</strong>ensionale Abbildungen;<br />
r hohe optische Modulationstiefe bei kleinen Leistungsverlusten;<br />
r gute Linearität bei bedeutender Modulationstiefe;<br />
r min<strong>im</strong>ale oder keine Aberrationen bei der optischen Abbildung;<br />
r kleinste Zeitkonstanten für höchste Modulationsfrequenzen (τ ≤ 10µs);<br />
r geringe Empfindlichkeit gegenüber Fluktuationseinflüssen wie Temperatur.<br />
Der sogenannte FTR (Frustrated Total Reflection) Modulator ist ein Vorschlag, um<br />
diesen fundamentalen Anforderungen bezüglich einiger Aspekte zu genügen.<br />
Ausgangspunkt ist die Überlegung, dass die quasi verzerrungsfreie und mit guter<br />
optischer Leistungsbilanz behaftete Reflektion von Spiegeloberflächen eine wichtige<br />
und vorbildhafte Grundeigenschaft für einen zweid<strong>im</strong>ensionalen, d.h., abbildenden<br />
Modulator darstellt. Hieraus resultieren die folgenden drei wichtigen Vorteile: Erstens,<br />
keine oder nur geringe optische Aberrationen wie sie in gewöhnlichen optischen<br />
Linsensystemen erscheinen; zweitens, min<strong>im</strong>ale Leistungsverluste, da keine<br />
Polarisatoren <strong>im</strong> System notwendig sind (vgl. Modulation mit Pockels-Zellen); und<br />
folglich resultiert hieraus eine effektiv höhere Modulationstiefe bzw. ein verbesserter<br />
Modulationswirkungsgrad.
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