ForschungForschungsprojekte
Akustik und Vibration induzierte Beeinflussung der Lichtausbreitung

Akustik und Vibration induzierte Beeinflussung der Lichtausbreitung

Leitung:  Dr.-Ing. Jens Twiefel
E-Mail:  zhu@ids.uni-hannover.de
Team:  M. Sc. Yongyong Zhu (Piezo- und Ultraschalltechnik)
Jahr:  2019
Förderung:  DFG

Dieses Projekt konzentriert sich hauptsächlich auf die Untersuchung von Akustik und Vibration induzierte Manipulation von Lichtausbreitung, insbesondere akustooptische Anwendung basierend auf akustischen Oberflächenwellen. Ziel des Projekts ist es, akustooptische Bauteile mithilfe von akustischen Oberflächenwellen auf einer dünnen Materialschicht zu miniaturisieren und in kleine optische Systeme (wie z. B. Integrierte Mikrowellenphotonik) zu integrieren.

Der akustooptische Modulator spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Manipulation der Lichtausbreitung. Seit vielen Jahren wurden die akustooptischen Elemente, die auf akustischen Körperwellen basieren, untersucht und weit verbreitet. Erst kürzlich wurden sie auf der Basis von akustischen Oberflächenwellen erforscht und entwickelt. Im Vergleich zu typischen akustooptischen Geräten, weist die akustooptische Komponente, die eine akustische Oberflächenwelle auf einer dünnen Lithiumniobatschicht verwendet, eine sehr kleinere Strukturgröße auf. Die Wechselwirkung zwischen Licht und mechanischen Wellen (insbesondere zwischen Photonik und Phonon) ist eine wichtige Methode zur Manipulation und Steuerung des Lichts. Der Grund für die akustooptische Wechselwirkung ist  der photoelastischer Effekt. Dieser Effekt wird in transparenten Materialien verwendet und bewirkt eine Änderung des Brechungsindex, wenn eine Dehnung angewendet wird.

Das Bild Abbildung 36 stellt die schematische Anordnung des akustooptischen Modulators vom Typ Mach-Zehnder Interferometer dar. Akustische Oberflächenwellen werden von Interdigtal Transducers (IDTs) erzeugt und ihre Amplitude wird von den Reflektoren erhöht. Wenn sich die akustische Oberflächenwelle durch eine Mach-Zehnder- Interferometer-Struktur ausbreitet, ändert der photoelastische Effekt die Phase der optischen Signale und moduliert somit das Ausgangslicht / Ausgangssignal. Um die Modulationseffizienz zu maximieren, wurde der Arm näher an den IDTs auf die maximale Amplitude der Dehnung gesetzt, und der Abstand zwischen den beiden Armen wurde auf ein ungerades Vielfaches von λ/2eingestellt.