Echtzeitdetektion von Mischvorgängen in Fluiden durch phasensensitive, optisch nichtlineare Filterung

Zur Untersuchung von fluiden Strömungen und Mischvorgängen haben sich Methoden, wie Particle Image Velocimetry (PIV), Backword Orientated Schlieren (BOS) und Light Induceed Fluorescence (LIF) etabliert, die auf Tracerpartikel, Farbstoffe oder komplexe numerische Rechenverfahren angewiesen sind. Basierend auf photorefraktiven Materialien haben wir eine Methode zur Strömungsanalyse entwickelt, die diese Beschränkungen überwindet. Indem zuerst ein Hologramm des Messsystems in das photorefraktive Material geschrieben wird, lassen sich Phasenänderungen interferometrisch in Echtzeit bestimmen. Durch diese Methode erhalten wir ein räumlich hoch aufgelöstes Phasenprofil bei einer Phasenauflösung von l/20 der verwendeten Wellenlänge l. Da eine solche interferometrische Messung zunächst nur bis zu einer Phasenänderung von pi eindeutig ist, haben wir für unsere entwickelte Methode erstmals eine Zwei-Wellenlängenmethode realisiert, mit der sich der Phasenmessbereich um ein Vielfaches erhöhen lässt. So können wir unsere Methode auf Mischvorgänge mit größeren Dichteänderungen in makroskopischen Volumina ausweiten, wie sie insbesondere bei Gasmischungen auftreten.