DE1958466A1

DE1958466A1 - Anordnung zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene

Info

Publication number: DE1958466A1
Application number: DE19691958466
Authority: DE
Inventors: Harris Thomas Jerome; Erhard Max
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-11-22
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-06-11
Also published as: US3574441A

Description

IBM Deutschland internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 18. November I969 pr-sk

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl.Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenz.d.Anmelderin: Docket PO 967 076

Anordnung zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene eines mehrere Wellenlängen enthaltenen Strahls um einen bestimmten Winkel.

Auf vielen Gebieten der Technik,insbesondere auf den Gebieten der Technik der Datenübertragung, der Datenverarbeitung und der Meßtechnik ist es oft erforderlieh, die Polarisationsebene eines Lichtstrahls steuerbar zu ändern, beispielsweise um einen ein bestimmtes Raster beschreibenden Lichtfleck zu erhalten oder um einen mit einer bestimmten Information modulierten Lichtstrahl

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steuerbar über einen bestimmten Weg verlaufen zu lassen. Die Drehung der Polarisationsebene eines Lichtstrahls kann beispielsweise durch einen mit durchsichtigen Elektroden versehenen elektrooptischen Kristall erfolgen, in dem bei Anlegen eines elektrischen Feldes bestimmter Größe eine Phasenverzögerung zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Strahl um λ /2 erfolgt. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in der US-Patentschrift 5.353 89^ beschrieben. Die bekannten Anordnungenkönnen aber nur die Polarisationsebene einer Strahlung mit einer einzigen Wellenlänge um einen definierten Betrag drehen.

Es sind auch schon statische Anordnungen zur Drehung der Polarisationsebene eines mehrere Wellenlängen enthaltenden Strahls angegeben worden, die aus¹ mehrere nhiht ere inander im Strahlengang angeordneten X /2-Platten bestehen. Eine steuerbare Drehung der Polarisationsebene eines linear polarisierten Strahls ist mit diesen Anordnungen jedoch nicht möglich.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine einfache Anordnung zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene eines mehrere Wellenlängen enthaltenden Lichtstrahls anzugeben. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Anordnung zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene eines mehrere' Wellenlängen enthaltenen,Strahls um einen bestimmten Winkel

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gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine der Anzahl dieser Wellenlängen gleiche Zahl von steuerbar einen linear polarisierten Strahl in zwei sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortpflanzende und in verschiedenen Richtungen polarisierte Komponenten aufspaltende piezoelektrische, magnetooptische oder elektrooptische }$./-Platten, deren der·jeweils höheren Fortpflanzungsgeschwindigkeit zugeordneten Achsen mit der Polarisationsrichtung des einfallenden Strahls in Fortpflanzungsrichtung gesehen eine Reihe von nach einer vorgeschriebenen Gesetzmäßigkeit größer werdenden Winkeln einschließen.

Die Erfindung wird anschließend anhand der -Figuren näher erläutert.

Ss zeigen:

Fig.1 die schematische Darstellung eines Ausführungε-beispieIs der Erfindung zur Drehung der Polarisationsebene eines zwei Wellenlängen enthaltenden Strahle;

Pig.2 ein Diagramm zur Veranschauliehung der Wirkungsweise der in Fig.1 dargestellten Anordnung;

die ecke ma ti. sehe Darr.'to llung ein.-is Ausführung"-

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beispiels der Erfindung zur Drehung der Polarisationsebene eines 5 Wellenlängen enthaltenden Strahls;

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der

."/irkungswei.-e der in Fig.J" dargestellten Anordnung;

' Fig.5 ein Diagramm zur V-ranrehaulichung ά·-.3 Verhältnisses von Wellenlänge und Spannung für ein bestimmtes IiD₂P-Material;

Fig.6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verhältnisses von Wellenlänge und Durchlässigkeit (Übertragung) in Prozenten für die in Fig.1 dargestellte Anordnung;

Fig.7 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verhältnisses zwischen der Λ. /2-Spannung und der Wellenlänge für verschiedene elektrooptische Materialien.

Mit der in Fig.1 dargestellten Anordnung kann die Polarisationsebene eines zwei Wellenlängen enthaltenden Strahls um einen bestimmten Winkel gedreht werden. Der von der Strahlungsquelle 10 ausgehende Strahl 11 durchsetzt den

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Polarisator 12, den er, wie in der Zeichnung durch den IvT-3is mit den darin befindlichen gekreuzten Linien angedeutet, senkrecht zur Zeichnungsebene polarisiert verläßt. Die Strahlungsquelle 10 kann beispielsweise ein Laser sein, der Licht mit den Wellenlängen X 1 und A- 2 erzeugt. Diir senkrecht zur Ze ichnungs ebene linear polarisierte Strahl 11 durchsetzt die hintereinander angeordneten λ/2-Platten 15 und 14. Diese Platten können beispielsweise aus Kaliumdihydrogenphosphatkristallen bestehen, auf denen die durchsichtigen Elektroden 17,18,19 und 20 angeordnet sind. Diese Elektroden sind über einen Schalter 25 mit einer veränderlichen Spannungsquelle 21 verbunden. Für eine achromatische Wirkungsweise der Anordnung sollten die elektrooptischen Elemente eine gleiche oder nahezu gleiche Verzögerung und Dispersion der Doppelbrechung aufweisen.

Die V.'ellenplatten 15 und 14 wirken als Verzögerungselemente und formen den Polarisationszustand des Strahls 11 um. Der Wirkungsgrad dieser Umformung ist nahezu 100 '-/o. Es tritt keine Verringerung der Intensität und des Entropieflußes auf. In den Platten 15 und 14 wird der linear polarisierte Strahl in zwei Komponente aufgespalten, die Phase der einen Komponente in bezug auf die Phase der anderen Komponente verzögert und die beiden Komponenten wieder vereinigt. Die Polarisationsart eines Strahls 11, der die zu beein-'flußenden Wellenlängen enthält, wird nicht geändert, während

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- 6 die Polarisationsart anderer Wellenlängen geändert wird.

Jede der Platten 1J und 14 ist so angeordnet, daß der dem kleineren Brechungsindex zugeordnete Eigenvektor, das ist der Vektor, dem die größere Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Strahls 11 zugeordnet ist, einen bestimmten Winkel mit der Polarisationsebene des einfallenden Strahls 11 einschließt. In Fig.1 sind diese Vektoren 15 und 16 auf den Platten 15 und 14 eingezeichnet.

Ist der Strahl 11, wie durch den Kreis mit eingeschriebenem Kreuz in Fig.1 angedeutet, in horizontaler Richtung polarisiert, so ist bei geöffnetem Schalter 27) der die Anordnung verlassende Strahl 22 in gleicher Richtung polarisiert, da eine Beeinflußung des Strahls bei geöffnetem Schalter nicht stattfindet. Wird der Schalter 2j5 jedoch geschlossen, ψ so werden die λ,/2-Platten 1J und 14 durch eine vorgegebene Spannung erregt. Die den Strahl 11 bildenden Wellenlängen ^ 1 und X 2 werden in einer solchen Weise verzögert, daß der die Platte; 14 verlassende Strahl 22, wie durch den eingezeichneten Pfeil angedeutet, in senkrechter Richtung linear polarisiert ist.

Die durch die Spannungsquelle 21 über den Schalter 2j5 angelegte Spannung hat für bestimmte Randbedingungen eine vorgegebene Größe. Sie ist insbesondere einer Wellenlänge λ, Ο

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zugeordnet, die in der Mitte oder nahezu in der Mitte zwischen den Wellenlängen A- 1 und Λ 2 liegt. Es ist bekannt, daß die Größe der genannten Spannung auch von den Eigenschaften des elektrooptischen Materials abhängt, aus dem die Platten 1j5 und 14 bestehen. VJIe aus Fig.7 ersichtlich, sind die λ /2-Spannungen für bestimmte Wellenlängen und für verschiedene elektroopt.ische Substanzen außerordentlich verschieden. Die als Verzögerungselemente wirkenden Halbwellenplatten 1J und 14 teilen den einfallenden Strahl in zwei senkrecht zueinander liegende Komponente auf, von denen die eine in bezug auf die andere verzögert wird. Anschließend werden diese Komponenten zu einem einzigen austretenden Strahl zusammengesetzt. Der Betrag der Verzögerung der einen Komponente gegenüber der anderen wird als relative Verzögerung bezeichnet. Die durch die Einfügung der Platte in den Weg des Strahls verursachte absolute Phasenverzögerung kann einige Hundertmal größer als die relative Phasenverzögerung sein. Die relative Phasenverzögerung ist immer positiv. Sie ist eine Konstante, die von der Lage der Anordnung abhängig ist. Sie ist unabhängig von der Form der Polarisation des einfallenden Strahls, sofern es sich um einen linear einfallenden Lichtstrahl einer bestimmten 'Wellenlänge handelt.

Bei der Anordnung einer als lineares Verzögerungselement wirkenden Wellenplatte, muß die erzeugte Relativverzögerung

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und die Lage des dan kleineren Brechungsindex des Materials zugeordneten Eigenvektors bekannt sein. Der Winkel zwischen diesem Vektor und der Ebene des einfallenden linear polarisierten Strahls wird als Azimuthwinkel bezeichnet. Dieser Winkel wird entgegen dem Uhrzeigersinn ausgehend von der Polarisationsebene des auf die Platte auftreffenden Strahls gemessen. In vorliegendem Ausführungsbeispiel liegt diese Ebene horizontal.

Die Lagen der V/ellenplatten und ihrer jeweils der größeren Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichtstrahls 11 zugeordneten Achsen Kind in Fig.2 wiedergegeben. Die Achse OA stellt die Lage der Polarisationsebene des einfallenden Lichtstrahls 1 dar. Die Achse OB stellt die Lage der Polarisationsebene dar, die der auftretende Strahl 22 bei geschlossenem Schalter 27) und bei erregten Platten 1J und 14 haben soll. Der Azimuthwinkel zwischen der Achse OA und der dem der größeren Lichtgeschwindigkeit zugeordneten Eigenvektor entsprechenden Achse

der Platte 13
OCytyird mit oG T bezeichnet. In gleicher Weise definiert die achse OD den Eigenvektor der Platte 14, der dergröfieren Fortpflanzungsgeschwindigkeit des einfallenden Strahls züge- · ordnet ist. Sie definiert mit der Achse OA den Winkel oC 2.

In den Wellenplatten 13 und 14 wird der einfallende Lichtstrahl jeweils um einen Winkel gedreht, der doppelt so groß ist wie der Winkel zwischendfer Polarisationsebene

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der auf eine Platte auffallenden Strahlung und dem Eigenvektor dieser Strahlung. Die Verzögerung für einen Strahl mit zwei Wellenlängen, wie sie in der beschriebenen Anordnung unter Verwendung von zwei erregten elektrooptischen iilamenten erfolgt, sollte gleich oder annähernd gleioh einem positiven oder negativen ungeradzahligen Vielfachen von 18O° sein.

Zur Drehung der Polarisationsebene werden die Platten 1j5 und 14 erregt. Die Polarisationsebene des einfallenden Strahles 11 liegt in Richtung der Achse OA. Die gewünschte Lagedes austretenden Lichtstrahls 22 ist OB. Ist ^C 1 = 22, 5 und cC2 = 67, 5 Grad, so wird die Lage der Polarisationsebene eines Strahls mit der Wellenlänge 0, die mit guter liähirung in der Mitte zwischen A- 1 und A 2 liegt, in der ersten Platte um 45° und in der zweiten Platte um weitere 45° gedreht werden. Diese Anordnung ist nicht achromatisch und die Wellenlängen λ 1 und λ 2 verlassen die Anordnung nicht in Richtung OB linear polarisiert. Dieser Tatbestand wird in Fig.6 durch die mit a bezeichnete Kurve veranschaulicht. Durch Addieren bzw. durch Subtrahieren eines bekannten Zusatzfaktors Δ <C zu den Winkeln oC1 und c/. 2 werden die Wellenlängen λΐ .und Λ 2 urn 90° gedreht. Die Größe des Winkels /\ cL beeinflußt die Bandbreite der Kombination von Halbwellenplatten und beträgt in bekannter nfeise 0,5 " 1 ·

0 ü 9 S 2 L I 1 L 6 1 BA⁰ ORIGINAL PO 967 O76 UÜ8«ZÄ»/i*01

Aus dem in Flg.2 dargestellten Diagramm ergibt sich, daß ein in Richtung der Aunse OA linear polarisierter Strahl der Wellenlänge./(. 0, der auf die Platte 13 mit einem Azimuthwinkel von c€ 1 ₌ 22,5° + ^-auffällt, diese Platte mit einer in Richtung der Achse OE liegenden Polarisation verläßt, die mit der Achse OA einen Winkel (5 1 = 2 (22,5 + Λ) =45 + 2 ^ einschließt. Der aus der Platte 13 austretende Strahl fällt auf die Platte 14 mit einem Winkel § 2 = 67,5 - Δ -W + 2 & ) = 22,5 - 3 Δ ^a^f.. In der Wellenplatte 14 wird der einfallende Strahl um einen Winkel gedreht, der doppelt so groß wie der Winkel ,5 2 oder zusätzlich -6 /^ ist. Die Gesamtrotation für ^?A-0 ist daher 45° + 2 Δ + 45°-6 /^ = 90° - 4 & . Der die Platte 14 verlassende Strahl 22 ist in Richtung der Achse OF linear polarisiert. Durchsetzt der Strahl 22 anschließend einen Analysator, dessen Durchlaßrichtung parallel zu OB ψ liegt, so wird seine Intensität proportional zu 4 /^ herabgesetzt. Die Gesamtdurchlässigkeit wird durch den Punkt Pb auf der Kurve b in Fig.6 dargestellt.

Ein Strahl 11 mit der Wellenlänge Λ 1 (^O Λ 0), der in Richtung der Achse OA linear polarisiert ist und auf die Platte 13 mit einem Azimuthwinkel von OU = 22,5° + ^auftrifft, verläßt diese Platte elliptisch polarisiert (im linken Drehungssinn), wobei die Hauptachse der Ellipse mit der Achse OA einen Wink·! von 45° einschließt. DJaser Strahl

PO

tritt in die Platte 14 ein und das elliptisch polarisierte Licht wird in linear polarisiertes Licht umgewandelt, dessen , Polarisationsebene parallel zur Achse OB in Fig.2 ist.

Ein Lichtstrahl 11 mit der Wellenlänge λ. 2 (X 2 < 0), der in Richtung der Achse OA linear polarisiert ist, fällt auf die Platte 13 auf und verläßt diese linear polarisiert (in rechtem Drehungssinn), wobei die Hauptachse der Ellipse mit der Achse OA einen Winkel von 45° einschließt. Dieser Strahl tritt in die Platte 14 ein, wobei das im rechten Drehungssinn elliptisch polarisierte Licht in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird, dessen Polarisationsebene parallel zur Achse OB in Fig.2 liegt.

Die an die Platten 13 und 14 angelegte Spannung V —9— ist eine Funktion des Materials der Platten und der ,/ellenlange ^0, die in der Mitte eines durch die Wellenlängen A, 1' und "} 2 definierten Bandes liegt. Die Polarisation dieser Wellenlängen soll gedreht werden. Ist beispielsweise A-O=

ο 00

5460 A, so ist A-1 und (\.2 angenähert 6I9O A und 4890 A, wenn der Zusatzwinkel ^ = 0,5° IsIj. Durch Änderung dieses Winkels können die Wellenlängen λ-1 und λ.2 ebenfalls geändert werden.

ο Aus Fig.5 ergibt sich, daß eine einer Wellenlänge von 5OOO A

und einem ^-Winkel von 2,5° entsprechende Λ· /2-Spannung von 3000 Volt mit der in Fig.r dargestellten Anordnung

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eine Drehung der Polarisation im Bereich der Wellenlängen

oo
von 4000 A und 6800 A um einen festen Winkel von 90 bewirkt. Dieser Sachverhalt wird durch die Kurve b des in Fig.6 dargestellten.Diagramms, in dem die vollständige Übertragung dieser Wellenlängen dargestellt ist (wenn angenommen wird, daß der Strahl 22 einen Analysator durchsetzt, dessen Durchlaßrichtung parallel zur Achse CE liegt). Aus der Fig.5 ergibt sich reiterhin, daß durch Änderung der an die Platten 13 und 14 gelegten Spannung das mittels der in Fig.1 dargestellten Anordnung beeinflußte Frequenzband ebenfalls geändert.wird. Die in Fig.5 wiedergegebene Kurve stellt die Wellenlänge über der Spannung für Kaliumdihydrogenphosphat (KD₂P) dar.Bei Verwendung eines anderen Materials verändert sich die Neigung der Linien proportional. Die in Fig.7 dargestellten Kurven erlauben einen Vergleich der Λ/2-Spannungen und Wellenlängen für KDPy-Ammoniurndihydrogenphosphat (-DP) und Kaliumdihydrogenphosphat (KD₂P)-Kristalle.

Mit Hilfe der in Fig.5 dargestellten Anordnung kann die Polarisation einer Strahlung im Bereich von fünf Wellenlängen geändert werden. Der von der Lichtquelle J)O ausgehende Strahl 31 enthält ein Band von 5 Wellenlängen/md ist horizontal polarisiert. Jedes der vom Strahl 31 durchsetzten elektrooptischen Elemente 53-37 ist mit den durchsichtigen Elektroden 38 und 39 sowie mit den erforderlichen elektrischen Anschlüssen versehen. Die Elektroden sind durch eine Parallelschaltung

mit einer veränderlichen Soannungsquelle 40 und einem Schalter PO 9(^r7 076 00982 4/ U5 1

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" νλο

41 verbunden. Die Spannung ~Ί? ist die A- /2-Spannung für eine Wellenlänge, die möglichst genau in der Mitte des aus den fünf Wellenlängen bestehenden Bandes liegt. Durch Veränderung der Spannung der Spannungsquelle 40 wird die die elektrooptischen Elemente erregende Spannung geändert, so daß aueh das Wellenlängen-Band geändert wird. Die besagte Spannung ist auch von dem jeweils verwendeten elektrooptlsehern Material abhängig.

Dia jeweils der höheren Lichtgeschwindigkeit zugeordneten ^igenvektoren der Elemente 55-57 schließen mit der Polarisationsebene des einfallenden Lichtstrahls 51 die Winkel γ1 -γ5 ein, die die Werte von 5,625°, 22,5°, 45°, 67,5° und 84,575° haben. Darüber hinaus ist die erste und die letzte //ellenlange um einen Zusatzfaktor gedreht, um die Drehung d^r Polarisation der Anordnung zu bewirken. Der von der Achse der Platte j5j5 gebildete Winkel wird um ^ erhöht und der durch die Achse der Platte 57 gebildete um /\ verringert. Beim Durchtritt durch die ,/ellenplatte 55 wird der Antoil des ,Strahls 51 mit der Wollenlänge \ 0 um α inen v/inkol 11,25° bis in die Lage PS1 gedreht, wobei der Winkel zwischen PS1 und PJ=11,25° ist. Das Element 54 dr-jht den ο infallenden Strahl um weitere 2g·, 5° bis in die durch PS2 dargestellte Lage, wobei der Winkel zwischen PH2 und PK gleich 11,25° ist. Das Element 55 dreht den einfallenden Strahl um weitere 22,5° bis in die Lage PS5,

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wobei der Winkel zwischen PS>- und PL = 11,25° ist, Das Element ^6 dreht das auf es auffallende Licht um einen Winkel von 22,50 j__n ^Ie Lage PS4, wobei der Winkel zwischen PS4 und PM 5/62^° ±_st. Das Element J>'( dreht den Strahl um weitere 11,25° bis in die Lage PT. Dadurch wird die Drehung des fünf Wellenlängen enthaltenden Strahles vervollständigt. Der ursprünglich einfallende Strahl 31 ist somit um insgesamt 90 verzögert worden.

Aus dem bisher Gesagten ergibt sich, daß die Richtung der

Viel-Polarisation einer Zahl von .'/'ellenlangen gleichzeitig um einen festen Winkel gedreht werden kann. Das wird" dadurch erreicht,daß die Polarisationsebene des ursprünglich einfallenden Lichtstrahls aufeinanderfolgend verzögert wird. Um eine Drehung um einen Winkel von 90° zu erreichen, muß die Summe der aufeinanderfolgenden Verzögerungen gleich einem positiven oder einem negativen Vielfachen von 18O° sein. Die Gesamtverzögerung ist gleich der Summe der durch, die· einzelnen Verzögerungselemente oder Welleriplatten bewirkten Einzelverzögerungen. Die im Falle einer Halbwellenplatte bewirkte Drehung ist doppelt so groß, wie der Winkel zwischen der Polarisationsebene des einfallenden Strahls und der der größeren Geschwindigkeit zugeordneten Achse dieser Platte. In der folgenden Tabelle I sind die Werte der Winkel enthalten, die die Polarisationsebene des ursprünglich ein-' fallenden Strahls mit den jeweils der größeren Fortpflanzungs»

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geschwindigkeit des Lichtes zugeordneten Achsen der einzelnen Wellenplatten bildet, um eine Drehung von 90° für eine bis fünf weilenlängen zu erreichen. Enthält die Strahlung mehrere Wellenlängen, so muß dieerste und die letzte Wellenplatte um einen positiven bzw. einen negativen Zusatzbetrag ^ gedreht werden. Dieser Wert beträgt im allgemeinen 1/2 - 1°; es können aber auch mehrere Grade sein.

Tabelle I

Anzahl der um 90° zu drehenden Wellenlängen

Winkel zwischen
den optischen
Achsen der
Wellenplatte '
mit der Polarisationsriclitung 450 des ursprünglich
einfallenden
Lichtes.

5*625° +

7*5°+A

11 #25°+/^

22,5°+ 67,5°-

45°

22,5

45°

60°

78,75°-^ 67,5° 82,5°-^

Ir: einer aus einer ungeradzahligen Anzahl von Wellenplatten •i- stehenden Anordnung zur Drehung der Polarisationsebene um

,r ,r₇o7C 089824/1461

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90 eines eine ungerade Anzahl von Wellenlängen enthaltenden Strahls, ist stets eine V/ellenplatte vorgesehen, deren dargrößeren Fortpflanzungsgeschwindigkeit zugeordnete Achse mit der Polarisationsebene des ursprünglich einfallenden Lichtstrahls einen Winkel von 45° einschließt. Die erste

tl·-
Hälfte der anderen Platten wird gemäß der unten wiedergegebenen Reihe bis zum Erreichen eines Winkels von 45°angeordnet:

45° κ. 45° . . 45° ^F ⁴ pl ' ⁸ 2 (exp) ψ

2(exp) ^F ⁴ 2(exp)pl ⁸ 2 (exp)

wobei η gleich der Anzahl der Platten ist. Die der größeren Portpflanzungsgeschwindigkeit zugeordneten chsen der verbleibenden Hälfte der Platten sind unter Winkeln angeordnet,. die durch eine Subtraktion der '/Zinke 1 der ersten, der zweiten der dritten usw. Platten v.on90° erhalten werden. Der Winkel der letzten Platte ist zusätzlich um _f\ verringert.

Bei einer aus einer geradzahligen Anzahl von Platten bestehenden Anordnung zir Beeinflußung einer eine geradzalilige Anzahl von Wellenlängen enthaltenden Strahlung sind die Platten der ersten Hälfte (bis zum Erreichen des Wertes von 45°) entsprechend den Werten der folgenden Reihe:

22 R° ?? R°

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angeordnet, wobei η die Anzahl der Platten ist. Die Winkel der zweiten Hälfte der Platten werden' durch die Subtraktion der oben angeführten Vierte von 9O°

B^i den bisher beschriebenen Anadnungen ist der Bereich der Achromasie desto kleiner und der Grad der Achromasie innerhalb dieses Bereiches desto größer, je kleiner die Zusatzwerte y\ für die ersten und letzten Platten sind. Der Wert J\ kann dadurch ermittelt werden, daß die erste und die letzte Halbwellenplatte in bezug aufeinander solange verdreht werden, bis die optimale Achromasie erreicht wird. Es können beliebige Anzahi/'von elektrooptischen Kristallen miteinander zu einem elektrooptischen Rotator kombiniert werden, der für eine entsprechende Anzahl von Wellenlängen achromatisch ist. Die Wellenlängen, in deren Bereich die Anordnung betrieben werden kann, können durch Änderung der den einzelnen Elementen zugeführten Spannungen dynamisch verändert werden.

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Claims

Böblingen, 18. November I969 pr-sk

Patentansprüche

Anordnung zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene eines mehrere. Wellenlängen enthaltenen Strahls um einen bestimmten Winkel, gekennzeichnet durch eine

™ der Anzahl dieser Wellenlängen gleichen Zahl von steuerbar einen linear polarisierten Strahl in zwei sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortpflanzende und in verschiedenen Richtungen polarisierte-. Komponente aufspaltende piezoelektrische, magnetooptische oder elektrooptische Λ /-Platten, deren jeweils der höheren Fortpflanzungsgeschwindigkeit zugeordnete Achse mit der Polarisationsrichtung des einfallenden Strahls in Fortpflanzungsrichtung gesehen eine Reihe, von nach einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit größer werdenden Winkeln einschließen.

2. Anordnung nach Anspruch 1 zur Drehung der Polarisationsebene eines eine ungerade Anzahl von Wellenlängen enthaltenden Strahls um einen Winkel von 90°, dadurch gekennzeichnet, daß die im erregten Zustand der höheren Fortpflanzungsgeschwindigkeit zugeordnete Achse der mittleren λ /2-Platte mit der Polarisationsrichtung des der Anordnung zugeführten Strahls einen Winkel von 45°

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po 967 076 .

einschließt, daß-die besagten-Achsen der ersten Hälfte der' verbleibenden λ /2-Platten mit der Polarisationsebene des der Anordnung zugeführten Strahls Winkel gemäß der Reihe:

45° + A > 4 '45° ; 8 4_5^ . .. .

2(exp) S+rL

und die besagten Achsen der zweiten Hälfte der verbleibenden Λ/2-Platten mit der Polarisationsrichtung des der Anordnung zugeführten Strahls Winkel gemäß der Reihe:

90° - 45° - Δ ; 4 90°- 45° ; 8 90⁰- j£

2(exp)

einschließen, wobei η die Anzahl der X/2-Platten und ^ eine Zusatzgröße ist.

Anordnung nach Anspruch 1 zur Drehung der Polarisationsrichtung eines eine gerade Anzahl von Wellenlängen enthaltenen Strahls um einen Winkel von 90°* dadurch gekennzeiohnet, daß die der höheren Portpflanzungsgeschwindigkeit zugeordneten Achsen der ersten Hälfte der A. /2-Platten gemäß der Reihe:

22.5⁰ + A ; M -^- ) > 8

n-1

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und die besagten Achsen der zweiten Hälfte der K /2-Platten gemäß der Reihe

90° -■&£--L , * (90°-f§t5Z ,/β (90°-_^5£) .

ausgebildet sind, wobei η die Anzahl der Platten und ft /^ der Zusatzbetrag ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1-J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Λ./2-Spannung zur gemeinsamen Ansteuerung aller Λ/2-Platten für einen Mittelwert der Wellenlängen des Strahls bemessen ist, dessen Polarisationsebene steuerbar gedreht wird.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch . eine veränderliche, die Einstellung der mittleren X /2-

Spannung auf einen bestimmten Wellenlängenbereich des jeweils zu steuernden Strahls ermöglichende Steuerspannungsquelle.

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