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DE2061658A1 - Lichtstrahlmodulator - Google Patents

Lichtstrahlmodulator

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Publication number
DE2061658A1
DE2061658A1 DE19702061658 DE2061658A DE2061658A1 DE 2061658 A1 DE2061658 A1 DE 2061658A1 DE 19702061658 DE19702061658 DE 19702061658 DE 2061658 A DE2061658 A DE 2061658A DE 2061658 A1 DE2061658 A1 DE 2061658A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
crystal
light beam
acoustic
damping
damping device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702061658
Other languages
English (en)
Inventor
Tzou Chang Minneapolis Minn Lee (VStA)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell Inc
Original Assignee
Honeywell Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell Inc filed Critical Honeywell Inc
Publication of DE2061658A1 publication Critical patent/DE2061658A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
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    • G02F2201/50Protective arrangements
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

" Lichtstrahlmodulator "
Die Erfindung betrifft einen mit einem einfallende Lichtstrahlung in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld modulierenden elektro-optischen Kristall versehenen Lichtstrahlmodulator.
Mit Hilfe einer Reihe von Kristallen ist es möglich, Lichtstrahlen durbh ein elektrisches Feld zu modulieren. Für eine derartige Modulation haben sich Lithium-Niobat (LiNbCU) und Dihydrogenphosphat als besonders geeignet erwiesen. Die Bedeutung der elektro-optischen Kristalle ist seit der Einführung der Laser stark gestiegen. Nachteilig ist, daß der elektro-optische Effekt':untrennbar mit einem piezoelektrischen Effekt verbunden ist, der die elektro-optische Wirkung der Kristalle behindert. Dies geschieht zum einen dadurch, daß durch den Piezo-Effekt eine mechanische Spannung auf dem Kristall ausgeübt wird, der hierdurch seine Abmessungen ändert, was eine zusätzliche Modulation des einfallenden Lichtstrahles bedeutet· Weiterhin bedingt der
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piezo-elektrische Effekt eine spannungs-optische Wirkung innerhalb des Kristalles,durch die dessen Brechungsindex geändert wird. Diese Wirkung wird gewöhnlich als indirekter elektro-optischer Effekt bezeichnet. Bei bestimmten Frequenzen des zur Modulation an dem elektro-optischen Kristall angelegten Feldes tritt in dem Kristall eine mechanische oder akustische Resonanz auf, wodurch die beiden oben geschilderten durch Piezo-Effekt verursachten Wirkun-—gen besonders stark sind. Baß bedingt, daß eine breitbandige Lichtmodulation solange unmöglich ist, wie es nicht gelingt» die durch den Piezo-Effekt bedingten akustischen Schwingungen zu dämpfen.
Die bekannten Maßnahmen zur Dämpfung durch den piezo-elektrischen Effekt bedingter akustischer Schwingungen sind darauf gerichtet, den elektro-optischen Kristall mechanisch fest einzuspannen. Durch eine derartige mechanische Einspannung werden die niederen Frequenzen der akustischen Schwingungen gedämpft. Zur Dämpfung der höheren akustischen Resonanzfrequenzen wurde vielfach das mit dem Kristall versehene Gerät zur Lichtmodulation in eine zähe Flüssigkeit getaucht. Weitere Einzelheiten der bekannten Dämpfungsmaßnahmen ergeben sich aus der amerikanischen Patentschrift 3 454 325.
Die bekannten , mit Einrichtungen zur Dämpfung akustischer Schwingungen versehenen Lichtmodulatoren haben den Nachteil, daß sie sehr aufwendig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lichtmodulator zu schaffen, bei dem auf einfache und wirkungsvolle Weise .akustische Schwingtngen gedämpft werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Dämpfung durch Piezo-Effekte bewirkter in zumindest einer Richtung innerhalb des Kristalles verlaufender akustischer Schwingungen
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eine im wesentlichen die akustische Impedanz des Kristalls aufweisende Dämpfungseinrichtung an zumindest eine Kristallfläche angrenzt und daß die auf die Grenzschicht aufgreifenden akustischen Schwingungen weitgehend in die Dämpfungseinrichtung übertreten, in der sie gedämpft werden. Durch diese Maßnahmen in dem erfindungsgemäßen Lichtstrahlmodulator wird verhindert,daß innerhalb des Kristallesbefindliche akustische Energie an den Grenzflächen zwischen Kristall und Umgebung reflektiert wird. Stattdessen wird die akustische Energie aus dem elektro-optischen Kristall herausgeleitet und gedämpft oder in eine solche Richtung geleitet, daß sie nicht wieder in den Kristall zurückkeh- I ren kann. Als Folge davon treten in dem elektro-optischen Kristall des erfindungsgemäßen Lichtstrahlmodulators keine akustischen Resonanzen auf, wodurch sich mit diesem Modulator eine breitbandige elektro-optische Modulation erzielen läßt, ohne daß der Modulator den aufwendigen Aufbau der bekannten zur breitbandigen Modulation geeigneten Lichtstrahlmodulatoren besitzt.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtstrahlmodulators wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungs- |
gemäßen Lichtstrahlmodulators, der mit einer Einrichtung zur Dämpfung von sich in einer Richtung längs des Modulators bewegenden akustischen Schwingungen versehen ist,
Fig. 1a eine geschnittene Darstellung der Dämpfungseinrichtung nach Fig. 1,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtstrahlmodulators mit einer zur Beaufschlagung des Modulators durch ein elektrisches Feld geeigneten Dämpfungsein-
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richtung,
Fig.3 einen Schnitt durch den Lichtstrahlmodulator nach Fig. 2, !
Fig. 4- eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtstrahlmodulators, der mit einer Einrichtung zur Dämpfung von sich in zwei Richtungen innerhalb des Modulators bewegender akustischer Schwingungen versehen ist und
Fig. 4a einen Schnitt durch die Dämpfungseinrichtung nach Fig. 4 .
Der in Fig. 1 dargestellte Lichtstrahlmodulator ist mit einem aus einzelnen Teilen zusammengesetzten elektro-optischen Kristall IO und zwei akustischen Dämpfungseinrichtungen 16 und 17 versehen. In der nachfolgenden Beschreibung fallen unter die Bezeichnung Lichtstrahlmodulator elektro-optische Elemente, die zu einer Lichtstrahlablenkung oder Lichtstrahlmodulation dienen, wie sie beispielsweise durch die Rotation des Polarisationsvektors eines einfallenden Lichtstrahles bewirkt werden kann. Unter der unten häufig verwendeten Bezeichnung "akustische Resonanzdämpfung" ist eine erhebliche Dämpfung der Resonanzamplitude und eine Erniedrigung der Resonanzfrequenz zu verstehen.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist der Kristall 10 aus zwei einzelnen elektro-optischen Kristallen 11 und 12 zusammengesetzt, \die längs , einer Grenzfläche 15 aneinanderstoßen. Die Ablenkung des einfallenden Lichtes wird dadurch erreicht, daß es durch diese Grenzfläche hindurchtritt.
Die akustische Dämpfungseinrichtung 16 ist mit einer An passungseinrichtung 20 und einer akustischen Absorptions-
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einrichtung 21 versehen. Die akustische Anpassungseinrichtung 20 liegt an einer der Flächen des Kristalles 10 an. Analog hierzu ist die akustische Dämpfungseinrichtung 17 mit einer akustischen Anpassungseinrichtung 24 sowie einer Absorptionseinrichtung 25 für akustische Schwingungen versehen. Die Anpassungseinrichtung 24 liegt an einer Fläche des Kristalls 10 an, die der anliegenden Fläche der Anpassungseinrichtung 20 gegenübersteht. Die Anpassungseinrichtungen 20 und 24 besitzen jeweils einen akustischen Widerstand, der im wesentlichen gleich dem akustischen Widerstand der elektro-optischen Kristalle 11 bzw. 12 λ ist. Wenn z.B. die elektro-optischen Kristalle 11 und 12 aus Lithium-Niobat (LiNbO^) bestehen, so wird man als Material für die akustischen Anpassungseinrichtungen vorteilhafterweise ebenfalls Lithium-Niobat verwenden, da auf diese Weise sichergestellt ist, daß die akustischen • Widerstände der Kristalle und der Anpassungseinrichtungen einander gleich sind. Durch diese Maßnahme erreicht man, daß die Reflektion akustischer Energie beim Übertritt von dem Kristall zur Dämpfungseinrichtung vernachlässigbar gering ist. Für die akustischen Absorptionseinrichtungen 21 und 25 kann z.B. mit Vorteil ein Material verwendet werden, das unter der Bezeichnung Ooustibab (Typ CC-488c/AFA) von der Fa. Carter Rice Storrs & Bement Ine·» * in den Handel gebracht wird.
Die zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die elektrooptischen Kristalle 11 und 12 und in Fig.l nicht dargestellten Elektroden werden jeweils auf die einzelnen parallel zu der X-Y-Ebene (s.Achsenkreuz von Fig. leerlaufenden Ebenen der Kristalle 11 und 12 aufgebracht*Die Art' uid. Weise der Befestigung der Elektroden anäen Kristallen ist nicht Gegenstand der ,Erfindung und soll daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
Während des Betriebes trifftder längs der Y-Achse verlaufende Lichtstrahl auf die senkrecht zu dieser Achse
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stehende Fläche des Kristalls 10 auf. An mindestens einen der beiden elektro-optischen Kristalle 11 und 12 wird ein elektrisches Feld angelegt, um den den Kristall 10 durchdringenden Strahl in Abhängigkeit von der Größe des elektrischen Feldes ablenken zu können. Die Einzelheiten dieses Ablenkungsvorganges sollen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden, Ausführlich mit diesem Thema beschäftigt sich der unter dem Titel "Light Beam Deflection with Electro-optic Prisms" in der Quantum Electronics Vol.QE-4, No.7, July 1968 Von T.C.Lee and J. David Zook veröffentlichte Artikel.
Wie eingangs schon erläutert, ist der elektro-optische Effekt untrennbar mit dem piezo-elektrischen Effekt verbunden. Für den Fall, daß, wie hier angenommen, die einzelnen elektro-optischen Kristalle 11 und 12 aus Lithium-Niobat bestehen, ergeben sich die durch den Piezo-Effekt bedingten Spannungen in dem Kristall durch die Gleichungen
S3 » d,JS, . wobei
S. β in X-Richtung bewirkte Spannung Q = in Y-Richtung bewirkte Spannung
fa2
S, β in C-Richtung bewirkte Spannung
E, » Größe des wirksamen elektrischen Feldes
d^» piezoelektrischer Koeffizient für die X-Achse
d„= piezo-elektrischer Effekt für die C-Achse.
Die Spannungen Sx. und S^ erregen in X-tezw. Y-Richtung verlaufende longitudinale Resonanzschwingungen. Ist keine Absorptionseinrichtung vorhanden, so hängt die Größe der Spannungen von dem akustischen Widerstand Q des elektro
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optischen Kristalles ab. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, liegen die Anpassungseinrichtungen 20, 24- an den einzelnen elektro-optischen Kristallen 11 und 12 an, wodurch sie in der Lage sind, in der X-Richtung verlaufende akustische Schwingungen zu absorbieren. Durch die Wahl eines Materials mit einem dem akustischen Widerstand der einzelnen Kristalle 11 und 12 annähernd gleichenden akustischen Widerstand wird,wie in Fig. 1a durch eine gewellte mit Pfeilen versehene Linie 22 angedeutet, die akustische Energie fast zur Gänze über die Grenzfläche zwischen den Kristallen und der Anpassungseinrichtung transportiert. | Die in die Anpassungseinrichtung 20 geleitete akustische Energie wird dort an der Fläche 23 in Richtung zur Absorptionseinrichtung 21 reflektiert. Die in die Absorptionseinrichtung gelangende akustische Schwingungsenergie wird dort vernichtet. Nur ein sehr kleiner Teil der durch die gestrichelte Linie 22 a an der Fläche 23 zur Absorptionseinrichtung 21 hin reflektierten elektrischen Energie wird an der Grenzschicht zwischen Anpassungseinrichtung 20 und Absorptionseinrichtung 21 zur Fläche 23 zurückgeworfen.Da aber, wie aus Fig. 1a ersichtlich, der Winkelt größer als 45° gewählt wurde, gelangt diese reflektierte akustische Energie nicht zurück zu dem zusammengesetzten Kristall In der gleichen Weise wird in dem Kristall 10 entstehen- f de Schwingungsenergie durch die Dämpfungseinrichtung 17 vernichtet.
Die Spannung S, bewirkt eine in O-Richtung verlaufende Resonanzschwingung. Die Dämpfung dieser Schwingung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläutert.
Die akustischen Dämpfungseinrichtungen müssen natürlich nicht unbedingt den in den Fig. 1 und 1a gezeigten Aufbau haben. fc'Es können auch anders aufgebaute Dämpfungseinrichtungen verwendet werden, solange nur sichergestellt ist,
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daß der wesentliche Anteil der akustischen Energie aus dem zusammengesetzten Kristall 10 herausgeführt und geschwächt wird und solange sichergestellt ist, daß die aus dem Kristall herausgeführte akustische Energie nicht wieder in diesen zurückkehren kann. So ist es beispielsweise nicht notwendig, daß die akustische Dämpfungseinrichtung mit einzelnen getrennt voneinander liegenden Absorptionseinrichtungen 21 und 25 versehen ist. Wie sich aus der Beschreibung der im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 nachfolgend 'erläuterten- Dämpfungseinrichtung ergibt, genügt manchmal auch eine einzige geeignet ausgestaltete Anpassungseinrichtung zur Dämpfung akustischer Energie
In Fig. 2 ist ein aus einzelnen p'olyederförmigen Kristallen 31a, 31b und 31c zusammengesetzter elektro-optischer Kristall 30 dargestellt, der in Fig. 3 nochmal längs der Linie 3-3 geschnitten gezeigt ist. In der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Polyeder 31a und 31c zwei gleichartige rechtwinklige Dreiecksflächen aufweisende Prismen, während das Polyeder 31b den Aufbau eines mit gleichschenkligen Dreiecksseiten versehenen Prismas hat. Die Kristalle 31a, 31b und 31c sind mit ihren Stirnflächen in einer Ebene derart aneinandergefügt, daß sie ein rechtwinkliges Parallelepiped ergeben. Jeder der drei Kristalle besteht aus Lithium-Niobat, wodurch jeweils der Reflektionsfaktor von dem an den Kristallen anliegenden elektrischen Feld abhängig ist. Um die Ablenkung des Lichtstrahles möglichst groß-zuhält,en, sind die auf die Kristalle längs der C-Achse wirkenden elektrischen Felder, wie durch die Pfeile 40 a, 40b und 40c in Fig.3;, angedeutet, einander entgegengesetzt gerichtet.
Die die akustische Dämpfungseinrichtung bildenden einzelnen Dämpfungseinrichtungen 34a, 34b, 35a» 35b und 36a, 36b liegen jeweils an den parallelen Ebenen der Prismen 31a, 31b und 31c an, wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt,
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Die einzelnen Dämpfungseinrichtungen 34a bis 36b sind pyramidenförmig. Durch die Pyramidenform der einzelnen Dämpfungseinrichtungen ergibt sich eine vielfache Reflektion der akustischen Resonanzwellen innerhalb dieser Einrichtun- · gen, was den von den akustischen Wellen innerhalb dieser Einrichtungen zurückzulegenden Weg-erheblich verlängert, wodurch zum einen die Resonanzfrequenz und zum anderen die Höhe der Resonanzschwingungsamplituden herabgesetzt wird. Auf diese Weise werden die durch die Spannung S^ bedingten _Resonanzdickenschwingungen durch die akustischen"Dämpfungseinrichtungen 34a, 34b , 35a» 35b, 36a und 36b unterdrückt.
Für den Fall, daß die Kristalle 31a, 31b und 31c aus Lithium-Niobat bestehen, ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungsmaterial für die Dämpfungseinrichtungen aus Kupfer besteht.
Da Lithium-Niobat in C-Richtung eine akustische Impedanz
6 2
von 3 x 10 g/cm .see besitzt und Kupfer 'eine.. akustische.
6 2
Impedanz ' von 4 χ 10 g/cm .see hat, kann man sagen,daß zwischen diesen beiden Materialien eine gute Anpassung besteht. Durch die Verwendung von Kupfer ergibt sich noch der zusätzliche Vorteil, daß das in C-Richtung auf die elektro-optischen Kristalle wirkende Feld über die Dämpfungseinrichtungen zugeführt werden kann. Die Polarität der einzelnen auf die Kristalle einwirkenden Felder ist durch * die Plus- und Minuszeichen sowie die entsprechenden Pfeile 40a, 40c und 40 c in Fig. 3 angegeben. Um eine derartige in Fig. 3 angegebene Feldverteilung erzielen zu können, müssen naturgemäß die auf den einzelnen Kristallen 31a, 31b und 31c aufliegenden Elektroden voneinander isoliert sein.
In Fig. 2 ist weiterhin noch eine Dämpfungseinrichtung zur Unterdrückung akustischer Resonanzschwingungen gezeigt, die im Inneren des zusammengesetzten Kristalles 30 in X-Richtung verlaufen. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, setzt sich diese Dämpfungseinrichtung aus zwei einzelnen, dünnen ebe-
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-ionen Blättern 38 und 39 zusammen, die an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Parallelepipeds 38 anliegen.Versuche haben ergeben, daß durch die Verwendung von durch die Fa. 3M in den Handel gebrachten Dämpfungsband (beispielsweise Typ Y 9162c oder Ύ9273) eine gute Dämpfung der entstehenden akustischen Schwingungen erreicht werden kann. Der Aufbau und die Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung 38 und 39 ist nur insofern kritisch als erreicht 'werden muß, daß die in X-Richtung verlaufenden akustischen Schwingungen aus dem Kristall 30 heraustreten können und in der angrenzenden Dämpfungseinrichtung so weit gedämpft oder abgelenkt werden, daß sie nicht wieder in den Kristall eintreten. Führt man, wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 beschrieben, das elektrische Feld über die Dämpfungseinrichtungen 34-a bis 36fc dem Kristall 30 zu, so muß als weitere Forderung für die seitlich an den Kristall angrenzenden Dämpfungseinrichtungen 38 und 39 noch vorausgesetzt werden, daß sie aus nicht leitendem Material bestehen, um nicht das elektrische Feld kurzzuschließen.
Der Lichtstrahl durchläuft den Kristall 30 in Y-Richtung, woraus sich ergibt, daß die Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von in Y-Richtung verlaufender Schwingungen für den einfallenden Lichtstrahl durchlässig sein muß. Sp können beispielsweise die Ein- und Austrittsflächen des Kristalls für den Lichtstrahl einen bestimmten geeigneten Polarisationswinkel haben. Ein derartiges Verfahren wird nachfolgend im Zusammenhang mit einem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Der in Fig. 4- gezeigte zusammengesetzte elektro-optische Kristall 50 besteht aus einer Anzahl von Polyedern 51a, 51b, 51c und 51d, die die Form im wesentlichen gleichartiger rechtwinkliger Prismen haben. Diese Prismen sind der art aneinanderliegend zusammengesetzt, daß sie ein recht-
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winkliges Parellelepiped ergeben. Die einzelnen elektrooptischen Kristalle "bestehen "bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 aus Kalium-Dihydrogenphosphat (KDP). Die .akustische Dämpfungseinrichtung 52 liegt an einer zu dem Prisma 51 b gehörenden Fläche des zusammengesetzten Kristalles 50 an. Die Dämpfungseinrichtung 52 besteht aus einer akustischen Anpassungseinrichtung 56 uncL einer aus zwei Einzelteilen 57a? 57b bestehenden Absorptionseinrichtung zur Absorption akustischer Schwingungen. Analog hierzu liegt die Dämpfungseinrichtung 53 an einer zu dem Prisma 51c des Kristalles 50 gehörenden Fläche an. Die Dämpfungseinrichtung 53 besteht aus einer Anpassungseinrichtung 58 | und einer aus zwei Teilen 59a» 59b gebildeten Absorptionseinrichtung.
Zu dem erfindungsgemäßen Lichtstrahlmodulator gehören noch zwei Reflektoren 62 und 64 sowie zwei Spiegel 66 und 68, die um den Kristall herum angeordnet sind und den einfallenden Lichtstrahl 70 mehrmals durch den zusammengesetzten Kristall leiten. Die Ablenkung des Lichtstrahles 70 geschiehtwenftdieser die Grenzflächen zwischen den aneinanderliegenden elektro-optischen Kristallen 51a, 51b, 51c und 51d überschreitet , wobei die Ablenkung jeweils proportional der Größe des in C-Richtung wirkenden elektrischen Feldes in einem oder mehreren Kristallen ist. Um noch ei- I ns zusätzliche Ablenkung zu erzielen, kann noch ein weiterer, dem elektro-optischen Kristall 51d gegenüberliegender Spiegel vorgesehen werden, der den aus dem Kristall austretenden Lichtstrahl zurück in das Parallelepiped wirft.
Die durch den Piezo-Effekt bedingte in X-Richtung verlaudende akustische Energie ist in Fig. 4-a durch die beiden Wellenlinien 72 und 74 angedeutet. Da die Anpassungseinrichtung 58 aus gleichem oder doch zumindest in Bezug auf den akustischen Widerstand annähernd gleichem Material
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wie das Prisma 51c besteht, wird fast die gesamte auf die Grenzschicht zwischen dem Prisma 5"Ic und der Anpassungseinrichtun-g 58 auftreffende akustische Energie in die Anpassungseinrichtung 58 überführt. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bestehen die elektro-optischen Kristalle 51a, 51b, 51c und 51d aus Kalium-Dideuterium-Phosphat (KD P) , während als Material für die Anpassungseinrichtungen 56 und 58 Glas gewählt ist. Die aus dem Kristall 50 austretende akustische Energie fällt entweder auf die Fläche 60 oder 61 (s.Fig.4a) der akustischen Anpassungseinrichtung 58. Formt man diese Anpassungseinrichtung nun so, daß der Winkel θ-η gleich dem Polarisationswinkel ist, so kann der auf die. Fläche 60 oder auftreffende Lichtstrahl hindurchtreten. Die akustischen Schwingungen hingegen werden entweder durch die Fläche 60 oder 61 zu einer der beiden Absorptionseinrichtungen 59a oder 59b hin reflektiert. In den Absorptionseinrich-r tungen 59a bzw. 59b wird die akustische Energie fast ganz vernichtet. Die Wirkungsweise der Dämpfungseinrichtung 52 ist entsprechend der der Dämpfungseinrichtung 53.Auf diese Weise werden die durch den Piezo-Effekt bedingten in X- und Y-Richtung verlaufenden akustischen Energiewellen stark gedämpft, wodurch in diesen beiden Richtungen innerhalb des Kristalles 50 verlaufende akustische Resonanzwellen unterdrückt werden. Bei der Verwendung eines aus KDP bestehenden Kristalles treten in C-Richtung keine akustischen Schwingungen auf, wenn das elektrische Feld in dieser Richtung verläuft. Dämpfungseinrichtungen zur Unterdrückung von in O-Richtung verlaufender akustischer Wellen sind daher nicht notwendig.
Patentansprüche
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Claims (9)

  1. Patentansprüche:
    (Ί)· Mit einem einfallende Lichtstrahlung in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld modulierenden elektro-optischen Kristall versehener Lichtstrahlmodulator,d a durch gekennzeichnet, daß mir Dämpfung von in zumindest einer Richtung innerhalb des Kristalls (10) verlaufender akustischer Schwingungen eine im wesentlichen die akustische Impedanz des Kristalls aufweisende Dämpfungseinrichtung (16) an zumindest eine Kristallfläche angrenzt und daß die auf die Grenzschicht zwischen Kristall und Dämpfungsein- f richtung auftreffenden akustischen Schwingungen weitgehend in die Dämpfungseinrichtung übertreten, in der sie durch Dämpfung und/oder Ablenkung am Wiedereintritt in den Kristall gehindert werden (Fig. 1).
  2. 2) Lichtstrahlmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^, daß der elektro-optische Kr-istall (50) eine Anzahl von Flächen hat,von denen eine erste Fläche zum Durchlassen des einfallenden Lichtstrahles in den Kristall bestimmt ist und daß die Dämpfungseinrichtung (34a - 36b, 38, 39)zumindest an eine zweite und eine dieser gegenüberliegende λ dritte Fläche des Kristalls angrenzt, an die das elektrische Feld angelegt ist (Fig. 2).
  3. 3) Lichtstrahlmodulator nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß die akustische Dämpfungseinrichtung (34-a - 36b, 38, 39) zumindest mit einem pyramidenförmig ausgestalteten Dämpfungsglied versehen ist·
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  4. 4) Lichtstrahlmodulator nach einem der Ansprüche 1-3, da durch gekennzeichnet, daß zur Ablenkung des auftreffenden Lichtstrahles der elektrooptische Kristall (30) aus einer Anzahl aneinander angrenzender Polyeder (31a, 31b, 31c) gebildet ist, von denen zumindest an einen den Brechungsindex änderndes elektrisches Feld angelegt ist und daß die Dämpfungseinrichtung (34a- 36b, 38, 39) zumindest an einen der von dem elektrischen Feld beaufschlagten Polyeder (z.B. 31t>) angrenzt.
  5. 5) Lichtstrahlmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes Polyeder (31b) den Aufbau eines im wesentlichen gleichschenkligen dreieckigen Prismas und ein zweites und drittes
    "Polyeder (31ä,3Tc) jlen Aufbau"gleichartiger, recht-
    _»~ winkliger,dreieckiger.Priemen- haben.
  6. 6)LichtStrahlmodulator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und dritte Polyeder (31a, 31c) an eine Fläche des ersten Polyeders (31b) angrenzen, so daß der elektro-optische Kristall (30) die Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds hat, von dessen Flächen eine erste Fläche zur Aufnahme des Lichtstrahles bestimmt ist und daß die akustische Dämpfungseinrichtung (34a - 36b, 38, 39) jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Flächen der einzelnen Polyeder (31a, 31b,31c) angrenzt und aus einem elektrisch leitenden Material mit im wesentlichen der gleichen akustischen Impedanz wie der angrenzende Kristall besteht, bei dem die zwei gegenüberliegenden Flächen seiner einzelnen Polyeder eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Fläche des zusammengesetzten rechtwinkligen kristallinen Parallelepipeds .bilden.
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  7. 7) Lichtstrahlmodulator nach Anspruch 5, da d urch gekennzeichnet , daß die Dämpfungseinrichtung (34a ~36b, 38,,39)mit einem noch an eine dritte und eine dieser gegenüberstehende parallele vierte Fläche des Parallelepipeds angrenzenden weiteren Dämpfungsglied (38,59) versehen ist.
  8. 8)Lichtstrahlmodulator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (16, ) mit einer Anpassungseinrichtung (20) sowie mit einer wiederum an ™ die Anpassungseinrichtung angrenzenden, die in die Anpassungseinrichtung übertragenen akustischen Schwingungen absorbierenden Absorptionseinrichtung (21) versehen ist, wobei die Ampassungseinrichtung zumindest an eine der Flächen des Kristalles (10) angrenzt, über die die akustischen Schwingungen übertragen werden.
  9. 9) Licht Strahlmodulator nach Anspruch 7> d a d u rch gekennzeichnet , daß zumindest eine Fläche (61, 60b) der akustischen Anpassungseinrichtung (58) gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl · | (70) einen Polarisationswinkel (θ-η) hat, der dem Lichtstrahl das Durchdringen der akustischen Anpassungseinrichtung erlaubt, und die einfallenden akustischen Resonanzwellen (72, 74) in Richtung . zur Absorptionseinrichtung (59a, 59h) weiterleitet (Fig.4, 4a).
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    it.
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