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Lexikon der Optik: Phasenschieber

Phasenschieber, Vorrichtungen zur Erzeugung von Phasenverschiebungen bzw. Gangunterschiedsänderungen. Sie finden im besonderen Anwendungen für interferometrische Meßzwecke.

Phasenverschiebungen können unter Ausnützung folgender physikalischer Effekte realisiert werden:

Reflexion. Eine Verschiebung eines Spiegels um eine Strecke Δx führt zu einer Phasenverschiebung

, wobei λ die Wellenlänge des Lichtes und Θ den Winkel zwischen der Spiegelnormalen und der Strahlrichtung des einfallenden Lichtes bezeichnen.

Refraktion. Durch die Verschiebung eines Glaskeiles quer zum Strahle um Δx ergibt sich bei einmaligem Durchgange des Lichtes eine Phasenänderung von 2π(n-1)Δxtanδ/λ, wobei δ den Keilwinkel und n die Brechzahl bedeuten und nahezu senkrechter Lichtdurchgang vorausgesetzt wurde. Ebenso lassen sich Druckkammern in ein Interferometer einbauen. Bei einer Kantenlänge l und einer durch eine Druckänderung bedingten Brechzahlvariation Δn ergibt sich die Phasenänderung 2πlΔn/λ. Auch die Änderung der Neigung einer planparallelen Glasplatte um dα führt zu einer Phasenänderung der Größe


,

wobei D die Dicke und n den Brechungsindex der Platte bedeuten.

Beugung. Die Verschiebung eines Beugungsgitters senkrecht zu den Gitterlinien um eine Periode führt in der ±m-ten Ordnung zu einer Phasenverschiebung um ±m2π, eine geringe Verschiebung des Gitters zu einer entsprechend geringen Phasenverschiebung. Technisch bedeutsam sind rotierende Radialgitter und Bragg-Zellen mit laufenden Schallwellen.

Doppelbrechung. Die Abb. zeigt das Schema eines polarisationsoptischen Phasenstellers. Auf eine λ/2-Platte fällt eine ebene, horizontal linear polarisierte Welle der (Kreis-)Frequenz ω. Die λ/2-Platte rotiere mit der (Kreis-)Frequenz ω' um die optische Achse. Die Schwingungsebene der aus der λ/2-Platte ausgetretenen Welle rotiert dann mit 2ω', und diese Welle läßt sich daher auffassen als Superposition einer rechts- und einer linkszirkular polarisierten Welle mit den Frequenzen ω+2ω' und ω-2ω'. Eine nachfolgende λ/4-Platte macht daraus zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Wellen. Werden diese in ein Polarisationsinterferometer eingespeist, dann wächst die resultierende relative Phase schließlich in der Form 4ω't linear mit der Zeit t an.

Kerr- und Pockels-Effekt lassen sich ebenfalls zur Veränderung der Phase via Doppelbrechung verwenden. Diese Methoden werden insbesondere in der integrierten Optik zur Modulation von Laserlicht bzw. in Sensoren angewandt. Die Dehnung von Glasfasern führt ebenfalls zu Phasenverschiebungen des in ihnen geführten Lichtes und kann daher ebenso in der Sensorik bzw. der Echtzeitinterferometrie genutzt werden.



Phasenschieber: Polarisationsoptischer Phasensteller in schematischer Darstellung.

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