Einfluss von Oberflächenrauheit auf die chaotische Dynamik in Lichtleitern zur Farbmischung

Lichtleiter mit komplexen Querschnittsgeometrien, bei denen die Dynamik der Strahlreflexion als chaotisch beschrieben werden kann [1], werden zur effizienten Farbmischung von LEDs und Fasermoden oder zur Strahlformung von Lasern verwendet. Es genügen dann wenige Reflexionen, um eine starke Durchmischung im Ortsraum zu erreichen; für eine entsprechende Durchmischung der Richtungen im Fernfeld ist eine geeignete Geometrie zu wählen [2]. In realen Lichtleitern wirken sich zusätzlich fertigungsbedingte Abweichungen von der Sollgeometrie aus. Wir untersuchen in diesem Beitrag den Einfluss von Formabweichungen und Oberflächenrauheit auf die chaotische Dynamik und Mischeigenschaften von Lichtleitern; dabei wird eine störungstheoretische Behandlung [3] in der Simulation mit verschiedenen Rauheitsmodellen sowie mit additiv gefertigten Lichtleitern verglichen. [1] T. Bonenberger, J. Baumgart, S. Wendel, C. Neumann. Proc. SPIE 8641 (2013) [2] J. Unterhinninghofen, Proc. DGaO (2018) [3] J. Wiersig, J. Kullig, Phys. Rev. A 95, 053815 (2017)