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Lexikon der Optik: Lichtablenkung

Lichtablenkung, 1) Ansteuerung verschiedener räumlicher Positionen mittels Licht, bevorzugt Laserlicht. Die elektrooptische L., bei der die elektrooptischen Effekte ausgenutzt werden, ist die schnellste Form der L. mit Zugriffszeiten bis in den Sub-μs-Bereich.

Analogablenkung. Ein Prisma lenkt Licht proportional zum Brechungsindex ab. Letzterer kann elektrooptisch gesteuert werden. Damit ist eine Änderung der Strahlrichtung über Ablenkwinkel von z.B. 1° möglich. Durch geschickte Vielfachausnutzung von Prismen kann der Ablenkwinkel vergrößert werden.

Digitalablenkung. Durch Modulatoren (Modulation des Lichtes) kann erreicht werden, daß die Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht um 90° gedreht wird oder konstant bleibt, je nach Schaltspannung am Modulator. Entsprechend der Abb. läuft das Licht je nach Schaltung des Modulators M1 und dem daraus folgenden Polarisationszustand entlang verschiedener Wege im doppelbrechenden Kristall K1. Weitere 2 Positionen kommen nach Passieren des Kristalls K2 durch die beiden Schaltmöglichkeiten des Modulators M2 hinzu. Mit jeder neuen Stufe muß die Länge des Kristalls verdoppelt werden, wobei sich auch die Anzahl der ansteuerbaren Positionen verdoppelt. Statt der Parallelverschiebung der Strahlen durch die passiven Kristalle K1, K2, ... können auch die beiden unterschiedlichen Winkelablenkungen eines kollimierten Strahls an einem Wollaston-Prisma bei zwei zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen genutzt werden. Mit N, jeweils aus einem Wollaston-Prisma mit vorgeschaltetem Modulator bestehenden Stufen lassen sich so 2N Ablenkwinkel für das austretende Licht realisieren. Mit 10 Stufen je Dimension konnten 106 Positionen in einer Fläche mit hohem Aufwand angesteuert werden.

Die akustooptische L. (Debye-Sears-Effekt) gestattet Zugriffszeiten im Bereich von 1 bis 10 μs. Die mechanische L. realisiert mit sich drehenden Spiegelpolygonen (mit speziell angepaßter Optik) oder Spiegelgalvanometern Zugriffszeiten um 100 μs und länger, aber mit hohen räumlichen Auflösungen. Auch mechanisch bewegte diffraktive optische Elemente werden zur L. verwendet. Anwendungen findet zumeist die langsamere, aber weniger aufwendige mechanische und akustooptische L. für das Lesen von Abtastcodes zur Warenidentifikation, zur flächenhaften Abtastung von Produkten zu Prüfzwecken, zur Kinoprojektion mit Laserstrahlung u.a.

2) im Schwerefeld. Nach der speziellen Relativitätstheorie ist jeder Energie E eine Masse m zuzuschreiben (E=m c2, c Vakuumlichtgeschwindigkeit). Damit ist zu erwarten, daß auch auf ein Photon – wie auf materielle Körper – im Schwerefeld eine Gravitationskraft wirkt, wodurch es eine, wenn auch sehr geringe, Ablenkung erfährt, sofern seine Ausbreitungsrichtung nicht gerade mit der Richtung des Schwerefeldes übereinstimmt. Die allgemeine Relativitätstheorie, in der sich die L. im Schwerefeld als eine Folge der Raumkrümmung ergibt, liefert den richtigen Wert für den Ablenkwinkel. Dieser beträgt für einen unmittelbar am Sonnenrand vorbeigehenden Lichtstrahl nach Einstein 1,75″. Diese Vorhersage wurde durch Messungen sowohl bei der Ablenkung von Sternlicht bei totalen Sonnenfinsternissen als auch durch radioastronomische Messungen an Quasaren bestätigt. Die L. infolge eines sehr massiven astronomischen Objektes kann zu einer Art Linsenwirkung führen (Gravitationslinse), so daß ein dahinter liegendes Objekt mehrfach zu sehen ist. Auch dieser Effekt wurde inzwischen beobachtet.



Lichtablenkung: Elektrooptisches digitales Lichtablenksystem mit 2 Stufen. M1, M2 Modulatoren; K1, K2 doppelbrechende Kristalle; U1, U2 Schaltspannungen.

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