Ein Interferometer zur beliebigen Rotation der Polarisation von Licht

Abstract

Im Zuge dieser Arbeit wird der Aufbau und die Charakterisierung einer Vorrichtung zur benutzerdefinierten Rotation linear polarisierten Laserlichtes beschrieben. Die Polarisationsmanipulation erfolgt hierbei über akusto-optische Modulatoren (AOM), welche sich in den beiden Armen eines Mach-Zehnder-Interferometers befinden. Unter Zuhilfenahme der AOMs, welche über einen Signalgenerator mit charakterisiertem und sehr geringem Phasenrauschen angesteuert werden, werden die Lichtstrahlen in den beiden Interferometerarmen in ihrer Frequenz verschoben. Weisen die Frequenzen der Lichtstrahlen nach den AOMs eine unterschiedliche Frequenz auf, so erhält man nach der Überlagerung der Teilstrahlen und nach Durchlaufen einer Verzögerungsplatte eine mit der Differenzfrequenz rotierende lineare Polarisation. Die Charakterisierung der Polarisation erfolgt über einen Aufbau, der mithilfe von Polarisationsstrahlteilern, Photodioden und Verzögerungsplatten die Stokes-Parameter des Laserstrahles bestimmen kann. Es hat sich gezeigt, dass der Aufbau in der Lage ist eine mit bis zu einem Megahertz drehende lineare Polarisation mit geringem Phasenrauschen und geringen Beimengungen zirkularer Polarisation zu erzeugen. Weiters ist es möglich über den Signalgenerator die Rotationsfrequenz mit guter Übereinstimmung in einer vorgegebenen Rampe zu verfahren.<br />

In the course of this thesis, the construction and characterization of a device for the user-defined rotation of linearly polarized laser light is described. The polarization manipulation takes place via acousto-optic modulators (AOM), which are located in the two arms of a Mach-Zehnder interferometer. Using the AOMs, which are controlled by a signal generator with characterized and very low phase noise, the two separated light beams are shifted in their frequency. A difference in the frequencies of the light beams after the manipulation by the AOMs results in a rotating linear polarization of the superimposed beam. The polarization of the laser beam is characterized by measuring the Stokes parameters using polarizing beam splitters, photodiodes and wave plates. In this thesis it is shown that the set-up is able to generate a rotation linear polarization with a frequency of up to one megahertz with low phase noise and low admixtures of circular polarization. Furthermore, it is possible to shift the frequency of the rotation in a predetermined ramp programmed into the signal generator.