lichtbremsen mit schall.

[jeff]

moin!
zitat:
Im Jahr 1999 gelang ihm eine Methode, Licht auf einen Bruchteil seiner normalen Geschwindkeit herunterzubremsen. Sog. ?Photonenförderbänder? erzielten eine Speicherzeit für Licht in der Größenordnung einer 400.000stel Sekunde, in der Licht sonst ca. 10 km zurückgelegt hätte. Zur Anwendung kam ein Kristall aus einer Galliumarsenid-Verbindung, auf die eine Schallwelle einwirkt.
aus:
http://de.wikipedia.org/wiki/Achim_Wixforth
schon klasse was man mit schall nicht alles anstellen kann.

macht was schönes draus!
grüße

[.Jens]

Moin...
"schon klasse was man mit schall nicht alles anstellen kann."
Das, was da in der Wikipedia so verkürzt über den Schall steht, ist zunächst mal ein ziemlich alter Hut: akusto-optische Modulatoren gibt es schon seit Jahrzenten: http://de.wikipedia.org/wiki/Akustooptischer_Modulator.
Neu bei der "Lichtfalle" ist dagegen, dass man sich die Wellen an der Oberfläche zunutze macht, um ein "Gitter" in der Ladungsträgerverteilung eines Halbleiters zu erzeugen - mit sehr merkwürdigen Konsequenzen. Das hat an sich aber erstmal nicht viel mit Schall zu tun, der Schall ist hier nur Mittel zum Zweck... Das ginge vermutlich in ähnlicher Art und Weise auch mit Mikrowellen, Licht anderer Frequenz usw.
Genaugenommen ist beim akustooptischen Modulator auch kein Schall involviert, sndern nur eine periodische Druckwelle in einem Festkörper (nun gut, das kann man im hörbaren Bereich auch Schall nennen). Bei typischen Frequenzen von 50 MHz - 1 GHz ist man aber auch schon weit weg von dem, was man im Allgemeinen so "Ultraschall" nennt...
Jens

[marcel s]

Ich weiß nicht, ob 50MHz-1GHz wirklich typisch sind. In der Lasertechnik arbeiten akustooptische Modulatoren eher mit 1kHz-400kHz. Das würde ich schon eher dem Ultraschall zuordnen.
Marcel

[.Jens]

Moin...
"Ich weiß nicht, ob 50MHz-1GHz wirklich typisch sind. In der Lasertechnik arbeiten akustooptische Modulatoren eher mit 1kHz-400kHz. Das würde ich schon eher dem Ultraschall zuordnen."
Das würde ich auch dem Ultraschall zuordnen, aber mich würde interessieren, wo du diese Zahlen her hast? Bei einer Schallgeschwindigkeit von z. B. 3750m/s in Quarz wären das Gitterkonstanten von (d=c/f) etwa 1cm bis rund 4m(!). Das kannst du als Beugungsgitter für Licht komplett vergessen.
Selbst als Ansteuerfrequenz des Schaltsignals AOM an/aus (nicht zu verwechseln mit der akustischen Welle!) ist das noch vergleichsweise langsam, wobei das ja je nach Anwendung durchaus passend sein kann.
Mal zum Vergleich: Ich habe zufällig die Daten von zwei AOMs im Kopf bzw. vor mir, die ich selbst benutzt habe:
NEC OD-8813: f=140MHz, Anstiegszeit für das Schaltsignal

[marcel s.]

Ich arbeite im Ausgangstest in der Laserindustrie. Unsere mittlere Produktgruppe besteht aus gepulsten Festkörperlasern, die mit einem Q-Switch arbeiten und deren Reprate im genannten Bereich liegt. Diese ist meist in einem weiten Bereich regelbar, wobei die Laser aber auf eine bestimmte Frequenz optimiert sind. Die Durchschnittsleistungen liegen hier bei 250mW bis 4,5W, Pulslängen zwischen 6-150ns.
Die Konkurrenz arbeitet bei Lasern für die Materialbearbeitung mit ähnlichen Frequenzen.
Bei Lasern mit deutlich höheren Repraten von 80-120MHz wird bei uns nicht mit akustooptischen Modulatoren gearbeitet. Dies sind modelocked Laser mit einem SBR (saturable bragg reflector) und Leistungen von 4W-8W (355nm) bzw. 20W(532nm). Die Pulslängen liegen hier im Picosekundenbereich.
Marcel

[.Jens]

Moin...
"Ich arbeite im Ausgangstest in der Laserindustrie."
Darf man fragen, wo? Nur aus Interesse...
"Unsere mittlere Produktgruppe besteht aus gepulsten Festkörperlasern, die mit einem Q-Switch arbeiten und deren Reprate im genannten Bereich liegt."
Wenn deine genannten Frequenzen die Rep.-Raten beschreiben, dann betreffen die Frequenzen die Modulations- bzw. Schaltfrequenz, mit der der HF-Treiber angesteuert wird. Das ist NICHT die Frequenz der akustischen Welle. Wenn man deren Amplitude konstant lässt, "moduliert" der AO-Modulator ja nicht, sondern beugt das Licht zeitlich konstant aus dem Hauptstrahl heraus. Der Winkel der 1. Beugungsordnung und die Effizienz wird durch die akustische Frequenz und deren Amplitude bestimmt.
D.h. für zeitlich variable Verluste (eben die "Modulation") wird die Einhüllende (die Amplitude) der akustischen Welle variiert - das können natürlich schon durchaus nur wenige kHz sein. Aber der eigentliche "Schallgeber", das Piezoelement wird mit Sicherheit auch bei euren Produkten mit einer Frequenz im ~100MHz arbeiten.
Wie gesagt: wäre das nicht so, hättest du Beugungsgitter mit einer Wellenlänge von cm bis m, was einerseits erfordern würde, dass der zu beugende Strahl mindestens ebenso groß ist, andererseits würdest du den Strahl nur um verschwindend kleine Winkel aus der Hauptachse beugen - so wenig, dass selbst ein Laserresonator, der ja nun wirklich sauber justiert sein will, sich dadurch nicht wirklich beeindrucken ließe.
Also: Die Modulationsfrequenz nicht mit der Frequenz der akustischen ("Träger-") Welle durcheinanderbringen.
Jens

[marcel s.]

Stimmt, da hab ich zu oberflächlich gedacht. Muß allerdings zugeben, daß ich mich noch nicht allzuviel mit der Physik im Kristall befasst habe. Die Probleme, mit denen ich i.A. zu tun habe sind meist auf andere Komponenten zurückzuführen.
Die Firma ist übrigens Coherent.
Marcel