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Akusto-optische Modulatoren (AOMs) werden z.B. als Amplituden- und Frequenzmodulatoren für Laserstrahlen eingesetzt, oder aber auch als Q-Switch und Cavity-Dumper in Laseroszillatoren. In diesen Modulatoren wird mit Hilfe eines Ultraschallwandlers eine Schallwelle mit einer Frequenz von einigen 10 bis 100 MHz in einen optischen Kristall eingekoppelt. Die mit der Schallwelle einhergehenden Dichtevariationen haben eine periodische räumliche Modulation des Brechungsindex zur Folge. Dadurch wird ein optisches Gitter realisiert, an dem das einfallende Licht in eine oder mehrere Beugungsordnung gebeugt wird.

Bei Verwendung als Amplitudenmodulator wird in der Regel die erste Beugungsordnung genutzt, wobei die Intensität in dieser Beugungsordnung durch Änderung der Ultraschallleistung variiert werden kann.

Akusto-optische Amplitudenmodulatoren benötigen in der Regel eine elektrische Anregeleistung von einigen Watt, was zu einer Erwärmung des Modulators führt, die wiederum von der gewünschten Beugungseffizienz abhängig ist. Diese Erwärmung führt in vielen Modulatoren zur minimalen Verformungen des optischen Kristalls und dessen Befestigung und damit zu einem Driften des Austrittswinkels des Laserstrahls. Dies hat negative Auswirkungen z.B. auf die Genauigkeit von direkt schreibenden Laserlithograhiesystemen, bei denen ein Driften des Strahlwinkels direkt zur Fehlern in den zu fertigen Mikrostrukturen führt.

Im Rahmen dieses Projekts wurde eine Treiberelektronik samt geeigneter Ansteuerung entwickelt, die das thermische Driften in akusto-optischen Modulatoren wirksam reduziert. Das Konzept beruht auf der Einkopplung von zwei Trägerfrequenzen in den AOM. Dabei dient ein Träger zur Modulation des Laserstrahls. Der zweite Träger wird so angesteuert, dass die in den Kristall eingekoppelte Leistung in Summe konstant ist.

Der Treiber wurde auf Basis eines zwei-kanaligen direkt-digitalen Synthesizers (DDS) realisiert. Dieser erlaubt die Erzeugung von zwei programmierbaren Trägerfrequenzen mit bekannter relativer Phasenlagen. Diese Eigenschaft ermöglicht die gezielte Manipulation der Intermodulationseffekte im Modulator, was zur Sicherstellung eines hohen Modulationskontrasts und hoher Stabilität der Beugungseffizienz essentiell ist.

Mit Hilfe dieses Treibers konnte das Driften in dem verwendeten Modulator von 183 µrad auf 39 µrad reduziert werden.