optischer Transistor

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ein dem elektrischen Transistor analoges optisches Bauelement, durch das ein Lichtsignal mit einem zweiten verknüpft und durch dieses verstärkt beziehungsweise gesteuert werden kann. In einem optischen Transistor wird die Transmission oder Reflexion eines Pumpstrahls hoher Intensität durch einen Steuerstrahl geringer Intensität variiert. Die Wechselwirkung erfolgt dabei wie beim elektrischen Transistor über die Anregung der Elektronen in einem Festkörper. Wegen der hohen Trägerfrequenz des Lichts (bei einer Wellenlänge von etwa 600 nm z. B. 5 · 10¹⁴ Hz) können Schaltzeiten von nur einigen Pikosekunden erreicht werden. Als Schaltmechanismus dient die nichtlineare Änderung der optischen Konstanten in Abhängigkeit von der Eingangsintensität (nichtlineare Optik). Bei Rückführung des Ausgangssignals auf den Eingang erhält man einen Verstärkereffekt.

 

Ein häufig verwendetes Schaltprinzip ist das des nichtlinearen Fabry-Pérot-Resonators, dessen Wirkweise der des Fabry-Pérot-Interferometers entspricht. Da dessen Transmissionsgrad für Licht einer bestimmten Wellenlänge sich stark mit der optischen Weglänge zwischen den Interferometerspiegeln verändert, kann sehr schnell zwischen Zuständen hoher und niedriger Intensität umgeschaltet werden, indem die Brechzahl im Resonator durch einen intensiven kurzen Laserimpuls variiert wird. Der Resonator besteht deshalb aus einem Material mit intensitätsabhängiger Brechzahl (meist ein Halbleiterkristall aus Silicium, Galliumarsenid oder Zinkselenid); die beiden Endflächen werden poliert und verspiegelt. Mit solchen optischen Transistoren wurden Schaltzeiten von 1 ns erreicht.