Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

48 M. Niemz
wobei no, nao für den Brechungsindex für ordentlichen bzw. außerordentlichen
Strahl steht, r63 und r22 für Komponenten des elektrooptischen Tensors, E
für das elektrische Feld, U für elektrische Spannung, l für Kristallänge, d für
Kristalldicke, ∆Φ für den Phasenunterschied und λ für die Wellenlänge. Beim
transversalen Pockel-Effekt gilt dagegen
no − nao =2n 3 o r22 E =2n 3 U
o r22
d
und (2.16)
∆Φ = 2π
λ l(no − nao) = 4π l
λ d n3o r22 U. (2.17)
Da folglich beim transversalen Pockel-Effekt das Verhältnis von Kristallänge
zu Kristalldicke eingeht, kann man bei geeigneter Wahl dieser Parameter die
erforderliche Spannung U reduzieren.
2.4.4 Faraday-Rotatoren
Bei dem Faraday-Rotator wird ein magnetooptischer Effekt verwendet, um
Einwegstrecken (Dioden) für polarisiertes Licht zu realisieren. Der magnetooptische
Effekt besagt, dass manche Substrate unter Einfluss eines magnetischen
Feldes doppelbrechend werden. Die Stärke des Effekts, d.h. der Drehwinkel
α für die Polarsationsrichtung von linear polarisiertem Licht, ist von
der Verdet-Konstante V abhängig:
α = VlB, (2.18)
wobei l die Länge des Rotators und B das angelegte Magnetfeld angeben.
2.5 Lichtmodulatoren
Wichtige Bausteine in der modernen Laserphysik bilden die Lichtmodulatoren.
Mit diesen Modulatoren kann man einem Lichtstrahl ein bestimmtes
zeitliches Profil aufzwängen. Sie spielen daher in der Nachrichtentechnik eine
große Rolle. Modulatoren finden aber auch eine besondere Bedeutung bei der
Kompression von Laserpulsen (Güteschaltung, Modenkopplung). Man unterscheidet
zwischen elektrooptischen Modulatoren und akustooptischen Modulatoren,
je nachdem ob der Modulationseffekt über ein elektrisches Feld oder
eine stehende akustische Welle induziert wird. Im elektrischen Feld kann
über die veränderbare Doppelbrechung die Intensität moduliert werden. Als
Bauelement dient die bereits in Kap. 2.4 beschriebene Pockel-Zelle. Bei akustooptischen
Modulatoren wird mit Hilfe einer Piezokeramik eine akustische
Welle im Kristall generiert. Daraus resultiert ein extern modulierbares, gitterförmiges
Profil für den Brechungsindex, wodurch der durchgehende Lichtstrahl
gebeugt wird. Somit lässt sich die Transmission eines solchen Bauelements
gezielt modulieren.