Akusto-optische Signalverarbeitung mit dem Material Rutil

Abstract

In der Radioastronomie und in der Atmosphärenforschung erlauben moderne Heterodyn-Empfangssysteme die Beobachtung von Atom- und Molekülübergangslinien mit ZF-Bandbreiten von bis zu 4 GHz. Zur Abdeckung dieser großen Bandbreiten wurden bisher Echtzeitspektrometer eingesetzt, die entweder nur eine geringe Auflösung aufweisen oder Hybrid-Spektrometer, die die Bandbreite durch das Zusammenschalten mehrerer Subsysteme erreichen. Solche Hybrid-Spektrometer sind zum einen sehr komplex und zum anderen zeigt diese Art von Spektrometern einen Platforming-Effekt. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, ein Echtzeitspektrometer zu entwickeln, das auf Akusto-Optik basierend intrinsisch eine Bandbreite von >= 3 GHz bei moderater Auflösung (< 3 MHz) zur VerfÓgung stellt. Zur Entwicklung des Prototypen des Breitbandigen Akusto-Optischen Spektrometers (BAOS) war es notwendig von der bisher in AOS verwendeten LaserwellenlÑnge im Infraroten zu einer kÓrzen WellenlÑngen im Blauen zu wechseln. Des weiteren wird fÓr das BAOS eine Bragg-Zelle verwendet, die nicht auf Lithium-Niobat basiert, sondern auf Rutil. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein mathematisches Modell entwickelt, das in Fraunhofer-NÑherung das zweidimensionale Beugungsbild des Bragg-gebeugten Laserlichts auf dem CCD beschreibt und somit die MÒglichkeit bietet, im Vorfeld der Spektrometer Entwicklung die optimale Ausleuchtung der Bragg-Zelle und die erwartet Effizienz des BAOS zu bestimmen. Mittels dieser Berechnungen wurde der optische Aufbau des Prototypen-BAOS konstruiert und die Kenndaten des Spektrometers experimentell bestimmt. Wie sich zeigt, erfÓllt der Prototyp des BAOS die Erwartungen hinsichtlich Bandbreite, AuflÒsung, Noise Dynamic Range (NDR) und StabilitÑt voll und ganz ...