DE2436536C3

DE2436536C3 - Device for acousto-optic module cleaning by Ucht

Info

Publication number: DE2436536C3
Application number: DE19742436536
Authority: DE
Inventors: James Carl Pittsford; Blazey Richard Nelson Rochester; N.Y. Owens (V.StA.)
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1973-07-30
Filing date: 1974-07-29
Publication date: 1977-06-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum akustooptischen Modulieren von Licht, mit einer Quelle für monochromatisches Licht, mit einem Block aus akustooptischem Material, der im Abstand zueinander verlaufende Oberflächen aufweist, von denen eine Oberfläche in Form einer Stufenreihe ausgebildet ist, die mehrere zueinander parallele Stufen, die über Stufenflächen miteinander verbunden sind, aufweist, wobei an jeder Stufe ein piezoelektrischer Wandler angebracht ist.The invention relates to a device for acousto-optic modulation of light, with a source for monochromatic light, with a block of acousto-optic material spaced from each other has running surfaces, one of which is formed in the form of a series of steps, the a plurality of mutually parallel steps which are connected to one another via step surfaces, wherein an a piezoelectric transducer is attached to each stage.

Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt (»Proc. of the IEEE« 54 [1966], S. 1429-1437). Bei den bekannten derartigen Vorrichtungen ist die nutzbare i>s Bandbreite in nachteiliger Weise noch zu gering. Das heißt, die inneren Verluste in der Vorrichtung machen es unmöglich, diese mit so hohen Frequenzen zu betreiben, wie dies bei den in Betracht kommenden Verwendungs zwecken wünschenswert wäre.Devices of this type are already known ("Proc. Of the IEEE" 54 [1966], pp. 1429-1437). Both known such devices is the useful i> s Disadvantageously, bandwidth is still too low. That is, the internal losses in the device do impossible to operate these at such high frequencies as the uses under consideration purposes would be desirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein« Vorrichtung der besagten Art zu schaffen, derer Bandbreite gegenüber den bekannten Vorrichtunger insbesondere zu höheren Frequenzen hin in starken Ausmaß vergrößert ist.The invention is based on the object of creating a device of the type mentioned Bandwidth compared to the known device in particular towards higher frequencies in strong Extent is enlarged.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung dei eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurd gelöst, daß die Resonanzfrequenz der Wandler ungefähi 30% höher gewählt ist als die Resonanzfrequenz de: Blocks aus akustooptischem Material. Wie nämlicl gefunden wurde, liegt die Ursache dafür, daß di< bekannten derartigen Vorrichtungen eine ungenügend« Bandbreite aufweisen, darin, daß bei den bekannter Vorrichtungen die Resonanzfrequenz oder konstruk tionsbedingte Nennfrequenz des akustooptischen Medi ums der Resonanzfrequenz des die Schallweller erzeugenden Wandlers genau oder annähernd ent spricht. Wie in der ins einzelne gehenden Beschreibung nachfolgend noch näher erläutert wird, wirkt jedoch di( übliche Verwendung von Indium oder einem anderer Metall /um Verkitten der Wandler mit dem akustoopti sehen Material in der Weise, daß der Beugungs-Wir kungsgrad der akustooptischen Vorrichtung bei hoher Frequenzen verringert wird. Außerdem wird du Freiluft-Resonanzfrequenz eines Wandlers auf einer niedrigeren Wen herabgesetzt, wenn der Wandler mi einem anderen Medium verkittet wird. Bei dei Emndung wird, anstatt die Resonanzfrequenzen vor Wandler und akustooptischem Block einander anzuglei chen. wie dies bei den bekannten derartigen Vorrichtun gen der Fall ist, die Resonanzfrequenz des Wandler; gegenüber derjenigen des akustooptischen Mediums se verschoben, daß der Wandler bei einer Frequenz ir Resonanz ist, die etwa WVo höher ist als die Resonanzfrequenz des akustooptischen Materials. Dc Frequenzgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch so vergleichmäßigt, daß die Vorrichtung auch im Bereich der hohen Frequenzen einwandfre betreibbar ist.This object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the outset in that the resonance frequency of the transducers is selected to be approximately 30% higher than the resonance frequency of the blocks made of acousto-optical material. As has been found, the reason that the known devices of this type have an insufficient bandwidth is that in the known devices the resonance frequency or design-related nominal frequency of the acousto-optical medium is exactly or approximately equal to the resonance frequency of the transducer generating the sound waves speaks. As will be explained in more detail below in the detailed description, however, acts di (usual use of indium or another metal / to cement the transducer with the acoustoopti see material in such a way that the diffraction efficiency of the acoustooptic device at high Frequencies is reduced. In addition, the open-air resonance frequency of a transducer is lowered to a lower value if the transducer is cemented to another medium. In the case of the transducer, instead of aligning the resonance frequencies in front of the transducer and acousto-optic block, as is the case with the known Such devices are the case, the resonance frequency of the transducer; compared to that of the acousto-optic medium se shifted that the transducer is at a frequency ir resonance, which is about WVo higher than the resonance frequency of the acousto-optic material equalizes that the device g can also be operated properly in the high frequency range.

Bei den bekannten Vorrichtungen der eingang; genannten Art ist es üblich, die in Richtung dei Stufenhöhe gemessenen Ausdehnungen der Stufenflä chen als Vielfache der halben Wellenlänge des Resonanzfrequenz des akustooptischen Blocks auszule gen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, ds die Wellenlängen bei den durch die Erfindung erreichbaren, höheren Frequenzen äußerst klein wer den, demgegenüber von Vorteil, die Vorrichtung se auszubilden, daß die Höhe der Stufen und damit die ir Richtung der Stufenhöhe gemessene Ausdehnung dei Stufenflächen etwa einer ganzen Wellenlänge bei dei Resonanzfrequenz des Blocks entspricht.In the known devices of the input; named kind it is common to go in the direction of dei Step height measured dimensions of the step surfaces as a multiple of half the wavelength of the Resonance frequency of the acousto-optical block gene. In the device according to the invention, ds the wavelengths at the higher frequencies that can be achieved by the invention are extremely small the, in contrast, advantageous to train the device se that the height of the steps and thus the ir The dimension of the step surfaces measured in the direction of the height of the step is about a whole wavelength at dei Corresponds to the resonance frequency of the block.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung; lassen sich außerdem gegenüber den bekannten Vorrichtunger größere Ablenkwinkel erreichen.With the device according to the invention; can also be compared to the known device achieve greater deflection angles.

Durch die Erfindung wird auch, wie sich gezeigt hat ein außerordentlich hohes Auflösungsvermögen be äußerst kurzer Zugriffszeit erreicht. Bekannte derartige Vorrichtungen ermöglichen, wenn sie eine kurze Zugriffszeit bieten sollen, d. h., wenn die Rücklaufzeil nur zehn Mikrosekunden oder etwas mehr betragen soll nur eine Auflösung von ungefähr 755 Ponitionen des Lichtbündels oder weniger. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Auflösung von zumindesi 1500 Punkten oder Positionen des Bündels bei einerr Beugungswirkungsgrad von zumindest 10% über dieAs has been shown, the invention also has an extremely high resolving power extremely short access time. Known such devices allow if they have a short Should provide access time, d. That is, if the return line should be only ten microseconds or a little more only a resolution of about 755 ponitions of the light beam or less. The inventive Device enables a resolution of at least 1500 points or positions of the bundle at one Diffraction efficiency of at least 10% over the

gesamte Bandbreite. Das Zeit-Bandbreiten-Produkt beträgt 1665. Jedoch geht, wenn bei linearer Abtastung mit einer Rücklaufzeit von 10% gearbeitet wird, die effektive Auflösung auf 1500 Positionen zurück.'Die Vorrichtung arbeitet bei einer niedrigen Leistungsdichte und läßt sich auch mit hohem Leistur.gspegel betreiben, wenn ein erhöhter Wirkungsgrad der Beugung erreicht werden soll.entire range. The time-bandwidth product is 1665. However, when using linear sampling is worked with a return time of 10%, the effective resolution back to 1500 positions. 'The The device works at a low power density and can also be used with a high power level operate when an increased diffraction efficiency is to be achieved.

Daß für eine derartige Vorrichtung ein Bedarf besteht, liegt auf der Hand weil eine derartige Vorrichtung für Bildaufzeichnungs- und/oder -Wiedergabesysteme hohen Auflösungsvermögens anwendbar ist, was bei den bekannten derartigen Vo. richtungen nicht dtr Fall ist Wie bereits oben erwähnt, ermöglichen bekannte derartige Verrichtungen eine Auflösung von ungefähr 775 Positionen des Lichtbündels oder weniger bei einer Rückiaufzeit von 10 Mikrosekunden oder mehr. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird zwar eine Auflösung von 1600 Punkten erreicht. Hierbei ist jedoch eine Rücklaufzeit von 64 Mikrosekunden erforderlich. Keine dieser bekannten Vorrichtungen kann in einem hochauflösenden Aufzeichnungs- oder Wiedergabesystem Anwendung finden, da hierbei zumindest 1500 Bündelpositionen bei einer Rücklaufzeil von 54 Mikrosekundfcn oder weniger gegeben sein müssen.That there is a need for such a device is obvious because such a device is applicable to image recording and / or playback systems of high resolution, as is the case with the known such Vo. directions not dt r case As mentioned above, such prior art chores enable a resolution of approximately 775 positions of the beam or less at a Rückiaufzeit of 10 microseconds or more. In another known device, a resolution of 1600 points is achieved. However, this requires a return time of 64 microseconds. None of these known devices can be used in a high-resolution recording or playback system, since in this case at least 1500 bundle positions must be given with a return line of 54 microseconds or less.

Der Block aus akustooptischem Material kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Bleimolybdat gefertigt sein, an dessen einer Seite oder Oberfläche eine Reihe piezoelektrischer Wandler angekittet ist. Die akustischen Wellen, die die Wandler aussenden, verändern den Brechungsindex im Bereich der Öffnung des Blocks und beugen einen Teil des einfallenden Lichts um einen WinkelIn the device according to the invention, the block made of acousto-optical material can be made from lead molybdate with a row of piezoelectric transducers cemented to one side or surface. the acoustic waves emitted by the transducers change the refractive index in the area of the opening of the block and bend some of the incident light at an angle

4040

wobei
A die Wellenlänge des einfallenden Lichts im Vakuum,whereby
A is the wavelength of the incident light in a vacuum,

f die Frequenz der akustischen Welle und
ν die Geschwindigkeit der akustischen Welle bedeuten. f is the frequency of the acoustic wave and
ν mean the speed of the acoustic wave.

Um einen Betrieb über eine große Bandbreite zu erreichen, ist es erforderlich, die Richtung der Fortpflanzung der akustischen Welle so zu steuern, daß die Braggsche Bedingung wenigstens annähernd erfüllt wird. Dies v> ird bei der Stufenreihe der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, daß jede Stufe eine bestimmte Stufenbreite und Stufenhöhe aufweist, die mit der Wellenlänge der akustischen Welle bei der Nennfrequenz in Beziehung steht, d. h. bei der Frequenz, für die die betreffende Vorrichtung ausgelegt ist. Wie unten ins einzelne gehend näher erläutert werden wird, läßt sich durch die besondere abgestufte Anordnung der Wandler an dem Block aus akustooptischem Material eine Vorrichtung schaffen, die für schnelle, hochauflösende Bildaufzeichnungs- und -Wiedergabesysteme anwendbar ist.In order to operate over a large bandwidth it is necessary to determine the direction of the To control the propagation of the acoustic wave so that the Bragg condition is at least approximately fulfilled will. This is achieved in the series of stages of the device according to the invention in that each stage has one has a certain step width and step height which correspond to the wavelength of the acoustic wave at the Nominal frequency is related, d. H. at the frequency for which the device in question is designed. As will be explained in more detail below, can be made possible by the special tiered arrangement of the Transducers on the block of acousto-optic material create a device that allows for fast, high-resolution Image recording and playback systems is applicable.

Soweit hier die Ausdrücke »Licht« und »Schall« gebraucht sind, sollen diese Aufdrücke Licht und Schall in weitestem Sinne umfassen. Das heißt, mit »Licht« sind sowohl gewöhnliche elektromagnetische Wellen im sichtbaren Spektrum gemeint als auch elektromagnetisehe Strahlung bei Wellenlängen oberhalb oder unterhalb des sichtbaren Spektralbereichs. Mit »Schall« (und »akustisch«) ist jedwede sich fortpflanzende physikalische oder mechanische Wellenenergie ge meint, nicht nur diejenige im hörbaren Bereich, sonden auch solche Schwingungen, die Frequenzen besitzen wie sie beispielsweise bei Radiowellen im L¹KW-Be reich oder VHF- und/oder UHF-Bereich üblich sind. Mi »Zugriffszeit« ist die Zeit gemeint, die verstreichen muß bis eine ausgesandte Schallwelle bei der betreffender Frequenz in dem akuiitooptischen Material voll zui Wirkung kommt. Der Ausdruck »Abtastzeit« bezieh sich auf die Zeit, die verstreicht, bis das Lichtbündel einf ganze Abtastlinie bei linearer Abtastung abgetastet hat Der Ausdruck »Rücklaufzeit« bezieht sich auf die Zeit die verstreicht, bis das Bündel vom Ende dei abgetasteten Linie wieder zur Ausgangsstellung zurück kehrt. Diese Zeit kann als der Zugriffszeit äquivalen angesehen werden.As far as the terms "light" and "sound" are used here, these terms are intended to include light and sound in the broadest sense. This means that "light" means both normal electromagnetic waves in the visible spectrum and electromagnetic radiation at wavelengths above or below the visible spectral range. With "sound" (and "acoustic") any propagating physical or mechanical wave energy is meant, not only that in the audible range, but also those vibrations that have frequencies such as those of radio waves in the L ¹ KW range or VHF - and / or UHF range are common. By "access time" is meant the time that must elapse before a transmitted sound wave at the relevant frequency comes into full effect in the acuiito-optical material. The term "scanning time" refers to the time that elapses until the light beam has scanned a whole scanning line with linear scanning. The term "flyback time" refers to the time that elapses until the beam from the end of the scanned line back to its starting position returns. This time can be viewed as equivalent to the access time.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand dei Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigtThe invention is explained in detail below with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 eine schematisiert gezeichnete perspektivische Ansicht eines optischen Abtastsystems mit einerr Licht-Deflektor,F i g. 1 is a schematically drawn perspective view of an optical scanning system with a Light deflector,

F i g. 2 eine schematisiert gezeichnete perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eine; akusto-optischen Deflektors,F i g. 2 shows a schematically drawn perspective view of a preferred exemplary embodiment; acousto-optic deflector,

F i g. 3 eine schematisiert gezeichnete Skizze der den' Deflektor gemäß F 1 g. 2 zugeordneten c ektrischer Schaltung.F i g. 3 a schematically drawn sketch of the ' Deflector according to F 1 g. 2 associated c ectric Circuit.

F 1 g. 4 und 5 vergrößert und teils aufgeschnitten unc abgebrochen gezeichnete Draufsichten auf den Deflektor gemäß Fig. 2 undF 1 g. 4 and 5 enlarged and partly cut open and broken away plan views of the deflector according to Fig. 2 and

Fig.6 eine abgebrochen gezeichnete Draufsicht aul den mit Wärmesenken versehenen Deflektor.6 shows a broken away plan view aul the deflector with heat sinks.

In Fig. 1 ist ein typisches optisches System füi eindimensionale Abtastung gezeigt. Bei diesem optischen System ist ein Laser 10 als Quelle füi monochromatisches Licht vorgesehen. Sphärische Linsen 11 und 12 ziehen das Lichtbündel auseinander bzw kollimieren das Bündel des aus dem Laser austretender Lichts. Eine zylindrische Linse 13 fokussiert das Bündel in einer Linie im zentralen Bereich eines als Ganzes mil 14 bezeichneten Deflektors. Es wird daher die ganze Breite der öffnung des Deflektors 14 ausgenutzt, jedoch ist nur eine geringe Höhe (der öffnung) erforderlich, se daß für die Strahlbeugung ein erhöhter Wirkungsgrad erhalten wird, bezogen auf eine gegebene Wandler-Eingangsleistung. Eine zweite zylindrische Linse 15 dient dazu, um das aus dem Deflektor 14 austretende Bündel wieder in ein kollimiertes Bündel überzuführen. Dieses kollimierte Lichtbündel wird dann durch eine Linse 16 auf eine bildempfangende oder informationsempfangende Ebene 17 geworfen. In der Ebene 17 ist mit S der Bereich der Lagen des Bündels oder das Ausmaß der Ablenkung bezeichnet, wenn die Frequenz über den vollen Frequenzbereich variiert wird. Mit Z ist auf der anderen Seite die Lage des ungebeugten Lichtbündeb nullter Ordnung in der gleichen Ebene angegeben. Ein solches System kann als ein Aufzeichnungs- oder ein Wiedergabesysiem benutzt werden. Im ersten Fall kann ein lichtempfindliches Material, z. B. ein photographisches oder elektrophotographisches Material in der Ebene 17 angeordnet und in x- und/oder y-Richtung und synchron mit der Ablenkbewegung des abgelenkten Bündels mittels einer geeigneten Einrichtung verschoben werden, so daß ein Aufzeichnungssystem erhalten wird. Im zweiten Fall kann eine geeignete visuelle Wiedergabeeinrichtung in der Ebene 17 angeordnet sein, beispielsweise ein Fernsehbildschirm, ein Wiedergabeschirm und dergleichen. Im letzteren Fall können,A typical optical system for one-dimensional scanning is shown in FIG. In this optical system, a laser 10 is provided as a source of monochromatic light. Spherical lenses 11 and 12 pull the light bundle apart or collimate the bundle of the light emerging from the laser. A cylindrical lens 13 focuses the beam in a line in the central area of a deflector designated as a whole mil 14. The entire width of the opening of the deflector 14 is therefore used, but only a small height (of the opening) is required, so that an increased efficiency is obtained for the beam diffraction, based on a given converter input power. A second cylindrical lens 15 serves to convert the bundle emerging from the deflector 14 back into a collimated bundle. This collimated light beam is then thrown through a lens 16 onto an image-receiving or information-receiving plane 17. In plane 17, S denotes the range of positions of the bundle or the extent of deflection when the frequency is varied over the full frequency range. On the other hand, Z indicates the position of the undiffracted light bundle of the zeroth order in the same plane. Such a system can be used as a recording or reproducing system. In the first case, a photosensitive material, e.g. B. a photographic or electrophotographic material arranged in the plane 17 and displaced in the x and / or y direction and synchronous with the deflection movement of the deflected beam by means of a suitable device, so that a recording system is obtained. In the second case, a suitable visual display device can be arranged in the plane 17, for example a television screen, a display screen and the like. In the latter case,

wiederum je nach Verwendungszweck, weitere Elemente und/oder elektrische Schaltungen erforderlich sein, um ein komplettes System zu erhalten. Das oben aufgezeigte optische System ist unempfindlich gegenüber Aberrationen der zylindrischen Linsen. Andere mögliche optische Systeme, die von kürzerer Länge sein und eine andere Anordnung von Linsen, Prismen oder Spiegeln aufweisen können, können ebenfalls zur Anwendung kommen, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Eine in nähere Einzelheiten gehende Beschreibung des Deflektors an sich erfolgt nachstehend.again, depending on the intended use, further elements and / or electrical circuits may be required, to get a complete system. The optical system shown above is insensitive to this Cylindrical lens aberrations. Other possible optical systems that are of shorter length and a different arrangement of lenses, prisms or mirrors can also be used for Apply to achieve the same result. A more detailed description of the deflector itself is given below.

Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, besteht der Deflektor 14 aus einem rechteckigen Block 20 aus akustooptischem Material, wobei an jeder Stufe 23 (F i g. 4) einer an einer Seitenfläche 24 ausgebildeten Stufenreihe 22 des Blockes 20 ein piezoelektrischer Wandler 21 angekittet ist. Die akustische Welle, die von jedem der Wandler 21 ausgesandt wird, verursacht eine Änderung des Brechungsindex des Blockes 20 über den Bereich der Öffnung in Abhängigkeit von der Anzahl der Stufen 23.As shown in FIG. 2, the deflector 14 consists of a rectangular block 20 of acousto-optic Material, on each step 23 (FIG. 4) a row of steps 22 formed on a side surface 24 of the block 20 a piezoelectric transducer 21 is cemented. The acoustic wave emitted by each of the Transducer 21 is sent, causes a change in the refractive index of the block 20 over the area the opening depending on the number of steps 23.

Jede dieser akustischen Wellen beugt einen Teil des beleuchtenden Lichts um einen WinkelEach of these acoustic waves bends some of the illuminating light through an angle

worin Λ die Wellenlänge des beleuchtenden Lichts im Vakuum, /die Frequenz der akustischen Welle und ν die Geschwindigkeit der akustischen Welle bedeuten. Um ein Arbeiten über eine große Bandbreite oder einen großen Frequenzbereich zu erhalten, ist es erforderlich, die Richtung der Fortpflanzung der akustischen Welle so zu steuern, daß die Braggsche Bedingung annähernd erfüllt ist. Eine Methode, die geeignet ist, um dies zu erreichen, ist in Fig. 2 und, in nähere Einzelheiten gehend, in F i g. 4 und 5 gezeigt.where Λ is the wavelength of the illuminating light in a vacuum, / the frequency of the acoustic wave and ν the Mean the speed of the acoustic wave. To work over a wide range or a To obtain a large frequency range, it is necessary to determine the direction of propagation of the acoustic wave to be controlled so that the Bragg condition is approximately fulfilled. A method that is suitable to do this reach, is in Fig. 2 and, going in more detail, in F i g. 4 and 5 shown.

Unter Bezug auf die F i g. 2, 4 und 5 sei bemerkt, daß die aus den Stufen 23 gebildete Stufenreihe 22 in den akustooptischen Block 20 eingeschnitten ist. Jede der Stufen 23 weist eine Breite D und eine Höhe P ■ Λ/2 auf, worin P eine ganze Zahl größer als Null und Λ die Wellenlänge der akustischen Welle bei der Nennfrequenz F_A bedeuten, d.h. der Frequenz, an die die Konstruktion ausgelegt wurde. Bei Frequenzen, die größer oder kleiner sind als diese Frequenz F_A strahlt jeder der Wandler 21 eine Welle ab, die sich senkrecht zur Oberfläche des Wandlers fortpflanzt. Es ergibt sich dadurch eine zusammengesetzte, gestufte Wellenfront, die in ihrer Wirkung einer einzelnen Welle entspricht, die in einem Winkel fortschreitet. Ist üas Verhältnis der Breite D zu der Höhe richtig gewählt, dann wird durch diesen Ausbreitungswinkel die Braggsche Bedingung näherungsweise erfüllt so daß ein Betrieb über eine ausgedehnte Bandbreite oder einen vergrößerten Frequenzbereich ermöglicht wird. Noch bedeutender ist der Umstand, daß bei einer richtigen Auslegung der Stufenreihe ein Betrieb über spezielle Frequenzbereiche bei einer größeren Gesamtlänge L der Stufenreihe ermöglicht wird, als dies sonst möglich wäre.With reference to FIG. 2, 4 and 5, it should be noted that the series of steps 22 formed from the steps 23 is cut into the acousto-optical block 20. Each of the steps 23 has a width D and a height P ■ Λ / 2 , where P is an integer greater than zero and Λ denotes the wavelength of the acoustic wave at the nominal frequency F _A , ie the frequency for which the construction was designed . At frequencies that are greater or less than this frequency F _A , each of the transducers 21 emits a wave which is propagated perpendicular to the surface of the transducer. This results in a composite, stepped wave front, the effect of which corresponds to a single wave that advances at an angle. If the ratio of the width D to the height is chosen correctly, the Bragg condition is approximately fulfilled by this angle of propagation, so that operation over an extended bandwidth or an enlarged frequency range is made possible. Even more important is the fact that, with a correct design of the series of stages, operation over special frequency ranges is made possible with a greater total length L of the series of stages than would otherwise be possible.

Für den Wirkungsgrad der Beugung ergibt sich:The following results for the diffraction efficiency:

Γ SJn(^x)T²T sin (.tv) ~fW² Γ SJn (^ x) T ² T sin (.tv) ~ fW ²

I I I ' I rIII ' I r

L -τ* J LNsin(.-ry/7V)J JL -τ * J LNsin (.- ry / 7V) J J

= sin² \ % M₂L²P, = sin ² \% M ₂ L ² P,

hierbei isthere is

X =X =

undand

ΓΛί/w)ΓΛί / w)

\2nv\ 2nv

₊ 0,443 ₊ 0.443

Bei den obigen Gleichungen ist η das Verhältnis zwischen der optischen Leistung im gebeugten Bündel und der Leistung im auffallenden Bündel.In the above equations, η is the ratio between the optical power in the diffracted beam and the power in the incident beam.

M₂ ist die Gütezahl des akustooptischen Materials rfipz/gv³, wobei ρ die Dichte und ρ die photoelastische Konstante des Materials ist. L ist die Gesamtlänge der Stufenreihe, Pd ist die effektive akustische Leistungsdichte in dem ablenkenden Medium. T ist die Breite jedes Wandlers, die normalerweise etwas kleiner als die Stufenbreite ist, π der Brechungsindex des akustooptisehen Mediums, ν die Geschwindigkeit der akustischen Welle, D die Stufenbreite und P die ganze Zahl, die angibt, wie viele halbe Wellenlängen die Stufenhöhe bei der Frequenz F_A beträgt. M ₂ is the figure of merit of the acousto-optic material rfipz / gv ³ , where ρ is the density and ρ is the photoelastic constant of the material. L is the total length of the series of steps, Pd is the effective acoustic power density in the deflecting medium. T is the width of each transducer, which is usually slightly smaller than the step width, π the refractive index of the acousto-optic medium, ν the speed of the acoustic wave, D the step width and P the integer that indicates how many half wavelengths the step height at the Frequency F _A is.

Bei der Aufstellung der obigen Ausdrücke wurde angenommen, daß der Lichteinfallswinkel größer gewählt ist als der Winkel, der bei der Nennfrequenz f_A ein Ausgangsmaximum ergibt. Indem ein Winkel gewählt wird, der bei F_A eine um 3 dB geringere Empfindlichkeit ergibt, läßt sich die durchschnittliche 3dB-Bandbreite um den Faktor ]/2 erweitern.When setting up the above expressions, it was assumed that the angle of incidence of light is selected to be greater than the angle which results in an output maximum at the nominal frequency f _A. By choosing an angle which results in a 3 dB lower sensitivity at F _A , the average 3 dB bandwidth can be expanded by a factor of ] / 2 .

Aus den obigen Gleichungen kann auch gezeigt werden, daß bei einer gegebenen Bandbreite AF= kF_A, worin k die Einzelbandbreite der Stufenreihe bedeutet, sich für die größte mögliche Länge der Stufenreihe ergibt:From the above equations it can also be shown that for a given bandwidth AF = kF _A , where k is the individual bandwidth of the series of steps, the following results for the greatest possible length of the series of steps:

= 7,1 nv² I = 7.1 n / a ² I.

Damit die größte 3dB-Frequenz der einzelnen Elemente größer als die obere 3dB-Frequenz der Stufenreihe ist, ergibt sich für den Parameter P- So that the largest 3 dB frequency of the individual elements is greater than the upper 3 dB frequency of the step series, the parameter P-

ρ ρ

1 k < 1,31 k < 1.3

2 k < 0,752 k < 0.75

3 k < 0,5.3 k < 0.5.

Hiernach ergibt sich für die Anzahl der Stufen:The following results for the number of levels:

Der richtige Lichteinfallswinkel, gemessen außerhalb des Mediums, beträgt:The correct angle of incidence of light, measured outside the medium, is:

ALAL

¹V .4 ¹ V .4

Die wirksame akustische Leistungsdichte P_d ist nicht gleich der elektrischen, den Wandlern 21 zugeführten Leistung, da etwas an Leistung wegen Reflexion auf Grund elektrischer und mechanischer Impedanz-Fehlanpassung, durch Streuung in den Wandlern, denThe effective acoustic power density P _d is not equal to the electrical power supplied to the transducers 21, since there is some power due to reflection due to electrical and mechanical impedance mismatch, due to scattering in the transducers

Elektroden und Kittschichten und in dem akustooptischen Medium an sich verlorengeht Diese Erscheinungen wurden berechnet und wurden bei der Gesamtauslegung berücksichtigt.Electrodes and cement layers and in the acousto-optic medium itself is lost These phenomena were calculated and taken into account in the overall design.

Es ist wichtig, daß das beleuchtende Bündel den richtigen Durchmesser und die richtige Lage in der öffnung des Deflektors 14 aufweist Der Effekt der akustischen Dämpfung in dem ablenkenden Medium bewirkt daß das Zentrum des Gaußschen Laserbündels gegen die Wandler hin verschoben wird und daß dadurch das ausgehende Strahlenbündel nicht mehr zentriert ist und die fokussierte Punktbreite vergrößert wird, was das Auflösungsvermögen herabsetzt Obgleich dieses Verschieben des Bündels bereits bekanntIt is important that the illuminating beam is of the correct diameter and position in the opening of deflector 14 has the effect of acoustic damping in the deflecting medium causes the center of the Gaussian laser beam to be shifted towards the transducer and that as a result, the outgoing beam is no longer centered and the focused point width increases becomes, which reduces the resolving power. Although this shifting of the bundle is already known

geworden ist, ist bislang weder eine Lehre noch ein Vorschlag bekannt geworden, wie man hier Abhilfe schaffen könnte. Es sei bemerkt, daß durch absichtliches Verschieben des beleuchtenden Bündels gegen die Reihe der Wandler hin der Wirkungsgrad der Beugung auf Kosten der Auflösung vergrößert werden kann und daß, was noch wichtiger ist, durch Verschieben des Bündels von der Reihe der Wandler weg die Auflösung auf Kosten des Wirkungsgrads verbessert werden kann. Bei einer bestimmten Verschiebung:has become, so far neither a teaching nor a suggestion has become known how to remedy this could create. It should be noted that by deliberately moving the illuminating beam against the Series of transducers and the diffraction efficiency can be increased at the expense of resolution that, more importantly, by moving the beam away from the array of transducers, the resolution can be improved at the expense of efficiency. At a certain shift:

Sc die Verschiebung des Zentrums, worin A die Breite der öffnung, /D den Durchmesser des Laserbündels bei einem Strahlungspegel von 1/e² und B die akustische Dämpfung über den Bereich der öffnung in Dezibel bedeuten, ist das ausgehende Bündel zentriert und die Auflösung entspricht derjenigen eines zentrierten Bündels ohne Dämpfung. Es läßt sich zeigen, daß für die meisten Anwendungszwecke die optimale Konstruktionsbedingung D/A = 1 beträgt, so daß also der Durchmesser des Laserbündels der Öffnungsbreite entspricht und für die Verschiebung gilt: Sc is the shift of the center, where A is the width of the opening, / D is the diameter of the laser beam at a radiation level of 1 / e ² and B is the acoustic attenuation over the area of the opening in decibels, the outgoing beam is centered and the resolution corresponds that of a centered bundle without attenuation. It can be shown that for most applications the optimal construction condition is D / A = 1, so that the diameter of the laser beam corresponds to the opening width and the following applies to the displacement:

(S- Sc)A = 0,15, (S- Sc) A = 0.15,

worin Sdie Verschiebung istwhere S is the displacement

Bei solcher Wahl des Bündeldurchmessers und der Verschiebung ist die Auflösung nur geringfügig schlechter als für den Fall ohne Dämpfung (die Raumfrequenz, bei der die normierte Modulations-Übertragungsfunktion auf 1/e abgesunken ist, beträgt ungefähr 95% des Werts, der sich ohne Dämpfung und ohne Verschiebung ergibt), und die Wirkung der Dämpfung der akustischen Welle beträgt P/2 Dezibel. Eine solche Auslegung kann bis zu Werten der Dämpfung benutzt werden, die über den Bereich der öffnung 20 dB betragen; jenseits solcher Dämpfungswerte beginnt die Auflösung abzufallen. With such a choice of the bundle diameter and the shift, the resolution is only slightly worse than in the case without attenuation (the spatial frequency at which the normalized modulation transfer function has dropped to 1 / e is approximately 95% of the value that is without attenuation and without displacement), and the effect of damping the acoustic wave is P / 2 decibels. Such a design can be used up to values of the attenuation which amount to 20 dB over the area of the opening; beyond such attenuation values, the resolution begins to decrease.

Es wird nun wiederum auf die F i g. 2 bis 5 Bezug genommen. Der Deflektor 14 ist vorzugsweise aus Bleimolybdat gefertigt. Dieses Material ist derzeit der wichtigste und nützlichste der in den letzten Jahren für akustooptische Verwendung im sichtbaren Lichtbereich entwickelten Werkstoffe. Dieser Stoff hat eine hoheIt is now again to the F i g. 2 to 5 referred to. The deflector 14 is preferably off Made of lead molybdate. This material is currently the most important and useful of those in recent years for Materials developed acousto-optical use in the visible light range. This substance has a high

M₂ = 35,8 · 10-¹⁸CgS-Einheiten, M ₂ = 35.8 · 10 ¹⁸ CGS units,

hat eine hohe Transparenz im sichtbaren Bereich, eine geringe akustische Dämpfung (I¹ dB/cm-GHz²) und ist nicht wasserlöslich. Zwar sind andere Stoffe mit höheren M₂-Werten bekannt Bleimolybdat ist jedoch von allen diesen Materialien, soweit sie in guter optischer Qualität für eine Verwendung mit sichtbarem Licht leicht erhältlich sind, der am meisten zufriedenstellende Werkstoff. Der Block 20 wird zugeschnitten und seine Eintrittsfläche 25 und seine Austrittsfläche 26 werden optisch poliert Die Achsen des Blocks 20 an sich können in vielfältiger Weise angeordnet sein. Wenn die longitudinale akustische Welle sich in der Richtung der c-Achse fortpflanzt, wie es in Fig.2 gezeigt ist, dann verläuft in diesem Falle die optische Welle längs der fc-Achse und polarisiert längs der a-Achse, oder die optische Welle verläuft längs der C-Achse und polarisiert längs der ö-Achse. In den letzteren Fällen ist die Gütezahl kleiner,has high transparency in the visible range, low acoustic attenuation (I ¹ dB / cm-GHz ² ) and is not water-soluble. Although other substances with higher M ₂ values are known, lead molybdate is the most satisfactory material of all these materials, provided they are readily available in good optical quality for use with visible light. The block 20 is cut to size and its entry surface 25 and its exit surface 26 are optically polished. The axes of the block 20 per se can be arranged in a variety of ways. In this case, when the longitudinal acoustic wave propagates in the c-axis direction as shown in Fig. 2, the optical wave travels along the fc-axis and polarizes along the a-axis, or the optical wave travels along the C-axis and polarized along the-axis. In the latter cases the figure of merit is smaller,

M₂ = 24 · 10-¹⁸cgs-Einheiten.M ₂ = 24 x 10- ¹⁸ cgs units.

Dieser Schnitt ergibt zwar einen geringeren Wirkungsgrad, kann jedoch einfacher hergestellt werden, weil der Kristall eine normal zu der c-Achse verlaufende Spaltungsebene aufweist.Although this cut results in a lower degree of efficiency, it can, however, be produced more easily because of the Crystal has a plane of cleavage normal to the c-axis.

Die Stufen 23 werden in die Seitenfläche 24 des Blocks 20 eingeschnitten, der am gegenüberliegenden Ende 27 und an seinen oberen und unteren Flächen 28 bzw. 29 fein geschliffen wird. Ein akustooptischer Absorber 30 aus Blei, Aluminium oder aus einem Epoxyharz, das mit Wolframpulver versehen ist, um eine akustische Impedanz zu erreichen, die im wesentlichenThe steps 23 are cut into the side surface 24 of the block 20, the opposite End 27 and is finely ground on its upper and lower surfaces 28 and 29, respectively. An acousto-optic Absorber 30 made of lead, aluminum or an epoxy resin, which is provided with tungsten powder to a acoustic impedance to achieve that essentially

ίο gleich groß ist wie die des Bleimolybdats, ist mit dem Ende 27 verkittet. Der Absorber 30 wird angewendet, um zu verhindern, daß die akustischen Wellen reflektiert werden, die im Inneren des Blocks 20 durch die Wandler 21 erzeugt werden. Mittels eines Epoxyharzes oderίο is the same size as that of lead molybdate, is with the Cemented at the end of 27. The absorber 30 is used to prevent the acoustic waves from being reflected generated inside the block 20 by the transducers 21. By means of an epoxy resin or

is eines anderen Klebstoffs sind Platten 31 und 32 aus Aluminium oder Kupfer mit der oberen und der unteren Fläche 28 bzw. 29 verkittet. Diese Platten 31 und 32 dienen als Wärmesenken und können außerdem zur Lagerung des Deflektors 14 dienen oder können zusammen mit Platten 33 und 34 auch dazu dienen, um den Deflektor 14, wie es in F i g. 2 gezeigt ist, in dem zugehörigen System isoliert anzuordnen, falls es erforderlich ist In dem letzteren Fall wären die Platten 33 und 34 aus isolierendem Werkstoff gefertigtAnother adhesive is panels 31 and 32 Aluminum or copper cemented to the top and bottom surfaces 28 and 29, respectively. These plates 31 and 32 serve as heat sinks and can also serve or can serve to support the deflector 14 together with plates 33 and 34 also serve to deflect deflector 14, as shown in FIG. 2 is shown in which associated system in isolation, if necessary. In the latter case, the panels would be 33 and 34 made of insulating material

Jede der Stufen der Stufenreihe 22 ist mit einem Wandler 21 versehen, der in Form einer rechteckigen Platte ausgebildet ist und vorzugsweise aus Lithiumniobat besteht, einem bekannten Wandlerwerkstoff, der in guter Qualität leicht erhältlich ist. Dieses Wandlermaterial weist einen hohen elektromechanischen Kopplungsfaktor (0,49) auf, wenn es als 35° V-Schnitt zugeschnitten ist und weist eine akustische Impedanz auf, die derjenigen von Bleimolybdat gut angepaßt ist (34,8 bzw. 26). Außerdem weist Lithiumniobat eine niedrige Dielektrizitätskonstante (39) auf.Each of the stages of the series of stages 22 is provided with a transducer 21, which is in the form of a rectangular Plate is formed and preferably consists of lithium niobate, a known transducer material that is used in good quality is readily available. This transducer material has a high electromechanical coupling factor (0.49) when cut as a 35 ° V-cut and has an acoustic impedance equal to the that of lead molybdate is well matched (34.8 and 26, respectively). In addition, lithium niobate has a low level Dielectric constant (39).

Mit jeder Stufe 23 der Stufenreihe 22 ist ein Wandler 21 mittels einer Klebstoffschicht 35 aus Indium verkittet. Klebetechniken unter Verwendung von Indium sind bekannt. Die Verwendung von Indium oder einem anderen metallischen Klebemittel ist erforderlich, um eine gute Impedanzanpassung und eine gute akustische Übertragung zu erhalten. Jedoch würde die hohe akustische Dämpfung von Indium, würde man diese nicht kompensieren, den Wirkungsgrad der Beugung des Systems bei hohen Frequenzen unannehmbar herabsetzen. Außerdem wird die Freiluft-Resonanzfrequenz eines Wandlers auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt, wenn der Wandler mit einem anderen Medium verkittet wird. Aus diesen Gründen sind die Wandler 21 dünner geschnitten, als es für eine Resonanz bei der Nennfrequenz des Deflektors 14 erforderlich ist Indem auf diese Weise die Empfindlichkeit der Wandler 21 um etwa 30% in Richtung auf höhere Frequenzen hin verschoben wird, kann die bei höheren Frequenzen gegebene höhere Empfindlichkeit dazu benutzt werden, um die erhöhte Dämpfung der Klebstoffschicht 35 aus Indium zu kompensieren. Dadurch wird eine flachere Kurve der mit dem Wirkungsgrad der Ablenkung in Beziehung stehenden Gesamtempfindlichkeit erhalten.A transducer 21 is cemented to each step 23 of the step series 22 by means of an adhesive layer 35 made of indium. Bonding techniques using indium are known. The use of indium or a Another metallic adhesive is required to have a good impedance match and a good acoustic Transfer to receive. However, the high acoustic attenuation of indium would be if one would does not compensate, the diffraction efficiency of the system at high frequencies is unacceptable reduce. In addition, the free-air resonance frequency of a transducer is set to a lower value reduced if the transducer is cemented with another medium. For these reasons, the Transducer 21 cut thinner than required for resonance at the nominal frequency of deflector 14 By in this way the sensitivity of the transducer 21 by about 30% in the direction of higher frequencies is shifted, the higher sensitivity given at higher frequencies can be used to to compensate for the increased attenuation of the adhesive layer 35 made of indium. This makes a flatter one Curve of overall sensitivity related to deflection efficiency is obtained.

Die numerischen Parameter eines Ausführungsbeispiels eines Deflektors der oben beschriebenen Art sind folgende:The numerical parameters of an embodiment of a deflector of the type described above are the following:

Bleimolybdat:Lead molybdate:

M2 = 36 - 10~¹⁸ cgs-Einheiten (akustische Fortpflanzungsrichtung längs der c-Achse),
ν = 3,75 mm/us,
π = 2,27 bei Wellenlänge 0,64 μπι. M2 = 36 - 10 ~ ¹⁸ cgs units (acoustic propagation direction along the c-axis),
ν = 3.75 mm / us,
π = 2.27 μπι at a wavelength of 0.64.

709 623/234709 623/234

Reihe der Wandler:Row of converters: = 175MHz, = 175MHz, UU = 1,81 cm.= 1.81 cm. LL. = 6 Wandler,= 6 converters, NN = 2,= 2, PP. = 125MHz,= 125MHz, AfAf

P_d = 0,5 w/cm². P _d = 0.5 w / cm ² .

Wandler: Stärke 15,6 μπι (Resonanzfrequenz 236 MHz).Converter: strength 15.6 μm (resonance frequency 236 MHz).

Klebstoff: Indium, 5 μηι oder von geringerer Stärke. Optischer Wirkungsgrad: 10% oder mehr über die volle Bandbreite, 25% am ScheitelpunktAdhesive: indium, 5 μm or less thick. Optical efficiency: 10% or more over the full bandwidth, 25% at the apex

Die zugehörige elektrische Schaltung und die Verbindungen zwischen den Wandlern sind in den Fig.3 bis 5 gezeigt Als Spannungsquelle, die einen vorbestimmten Frequenzbereich zur Verfügung stellt, kann ein Oszillator 36 vorgesehen sein, dem ein Transformator 37 zugeordnet ist der in Fig.3 schematisiert angedeutet ist so daß eine als Ganzes mit 38 bezeichnete Oszillatoreinheit gebildet wird. Die Wandler 21 sind durch Leitungen 40 in Reihe mit der Oszillatoreinheit 38 geschaltet Die Leitungen 40 sind, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, abwechselnd an Stufenflächen 39 angeordnet Die Leitungen 40 verbinden die Klebstoffschichten 35 aus Indium, die die Wandler 21 mit der jeweils zugeordneten Stufe 23 verkitten. Alternativ können die Wandler 21 jedoch auch dadurch miteinander verbunden sein, daß, wie es in Fig.5 gezeigt ist die Flächen 28 und 29 des Blocks 20 mit Verbindungsschichten 41 beschichtet sind, die als Dünnfilmschichten ausgebildet sind, anstatt eine Verbindung längs der Stufenflächen vorzusehen (wie es F i g. 4 am Beispiel der Leitungen 40 zeigt). Wenn die letztgenannte alternative Lösung zur Anwendung kommt sind die als Wärmesenken dienenden Platten 31 und 32 in der Weise kurz zugeschnitten, daß die Verbindungsschichten 41 frei bleiben und dadurch die Klebstoffschichten 35 nicht miteinander kurz geschlossen werden können. Die Wandler 21 sind gegensinnig gepolt und strahlen phasengleich, obgleich sie in Reihe geschaltet sind. Daher wechselt die Richtung des elektrischen Feldes. Der Transformator 37 paßt die Impedanz der Wandler 21 an diejenige der Oszillatoreinheit 38 oder der Energiequelle und der Übertragungsleitungen an. Ein Teil des Transformators wirkt als Induktivität um die statische Kapazität der Wandler 21 bei der Nennfrequenz f_A derselben zu neutralisieren. In Fig.6 sind die äußeren elektrischen AnschlüsseThe associated electrical circuit and the connections between the converters are shown in FIGS. 3 to 5. As a voltage source that provides a predetermined frequency range, an oscillator 36 can be provided, to which a transformer 37 is assigned, which is indicated schematically in FIG is so that an oscillator unit designated as a whole by 38 is formed. The transducers 21 are connected in series with the oscillator unit 38 by lines 40. The lines 40 are, as shown in FIG. 4, arranged alternately on step surfaces 39. The lines 40 connect the adhesive layers 35 made of indium, which cement the transducers 21 to the respectively assigned step 23. Alternatively, however, the transducers 21 can also be connected to one another in that, as shown in FIG. as FIG. 4 shows using the example of lines 40). If the last-mentioned alternative solution is used, the plates 31 and 32 serving as heat sinks are cut short in such a way that the connecting layers 41 remain free and, as a result, the adhesive layers 35 cannot be short-circuited with one another. The transducers 21 are polarized in opposite directions and radiate in phase, although they are connected in series. Therefore the direction of the electric field changes. The transformer 37 matches the impedance of the transducers 21 to that of the oscillator unit 38 or the power source and the transmission lines. Part of the transformer acts as an inductance in order to neutralize the static capacitance of the converter 21 at the nominal frequency f _{A of the same.} In Fig.6 are the external electrical connections

1010

ISIS

4040

45 wenn sie nur als Wärmesenken Anwendung finden, ausgenommen die Eintrittsfläche und die Austriusfläche 25 bzw. 26. 45 if they are only used as heat sinks, with the exception of the inlet and outlet surfaces 25 and 26, respectively.

Wie aus den F i g. 3 und 6 zu ersehen ist sind die Stäbe 46 mit dem Transformator 37 über Leitungen 51 und 52 verbunden. Die Stäbe 50 dienen, da sie zusammenhängende Stücke mit zwei im Abstand voneinander befindlichen Enden 48a bilden, auch als Verbindungsleitungen, die benachbarte Wandler 21 miteinander verbinden. Die Stäbe dienen daher sowohl zur Reihenschaltung der Wandler 21 als auch als Wärmeser.ken. As shown in FIGS. 3 and 6 can be seen the rods 46 with the transformer 37 via lines 51 and 52 connected. The rods 50 serve as they are contiguous pieces with two spaced apart Located ends 48a form the adjacent transducers 21 with one another, also as connecting lines associate. The rods therefore serve both to connect the transducers 21 in series and as heat sensors.

Im Betrieb erzeugt der Laser 10 ein kleines Bündel monochromatischen Lichts, das durch das optische Sysiem der Linsen 11, 12 und 13 als schmaler Lichtschlitz innerhalb des Deflektors 14 fokussiert wird. Tatsächlich wird das Bündel im Mittelpunkt oder in der Mittelebene des Deflektors 14 fokussiert Die Oszillatoreinheit 38 ist über den Transformator 37 mit jedem der Wandler 21 in Reihe geschaltet. Bei der vorbestimmten akustischen Frequenz /strahlt jeder Wandler eine Welle der entsprechenden Frequenz von der Seitenfläche 24 gegen das gegenüberliegende Ende 27 ab. Die Reihe der von jedem Wandler 21 abgestrahlten Wellen ist phasenverschoben. Daher wird durch die Stufenreihe 22 der Wandler eine zusammengesetzte Wellenfront erzeugt Der eingeschlossene Winkel zwischen dieser zusammengesetzten Wellenfront und dem einfallenden Licht ändert sich mit der Frequenz /in der Weise, daß die Braggsche Bedingung über den Frequenzbereich Af des Deflektors eingehalten wird. Bei der Änderung der Frequenz über den gesamten Frequenzbereich verschiebt sich die Wellenfront und der eingeschlossene Winkel ändert sich, so daß sich das austretende Licht um einen Winkel bewegt der für Aufzeichnungs- oder Abtastzwecke nutzbar ist. Dieser Winkel ergibt wie oben beschrieben, zumindest 1500 verschiedene Lagen des Bündels.In operation, the laser 10 generates a small bundle of monochromatic light which is focused by the optical system of the lenses 11, 12 and 13 as a narrow light slit within the deflector 14. In fact, the beam is focused in the center or in the median plane of the deflector 14. The oscillator unit 38 is connected in series with each of the transducers 21 via the transformer 37. At the predetermined acoustic frequency / each transducer emits a wave of the corresponding frequency from the side surface 24 towards the opposite end 27. The series of waves radiated from each transducer 21 is out of phase. A composite wavefront is therefore generated by the step series 22 of the transducers. The included angle between this composite wavefront and the incident light changes with the frequency / in such a way that the Bragg condition is maintained over the frequency range Af of the deflector. When the frequency is changed over the entire frequency range, the wavefront shifts and the included angle changes, so that the emerging light moves by an angle that can be used for recording or scanning purposes. As described above, this angle results in at least 1500 different positions of the bundle.

Die hier beschriebene Einrichtung dient zum Ablenken eines monochromatischen Lichtbündels eines Lasers in zumindest 1500 auflösbare Lagen mit einer Rücklaufzeit von 133 usec, wobei ein Wirkungsgrad der Beugung über den vollen Frequenzbereich oder die gesamte Bandbreite von mindestens 10% gewährleistet ist Das Zeit-Bandbreiten-Produkt beträgt 1665. Bei Anwendung für die Linearabtastung mit einer Rücklaufzeit von 10% wird jedoch die effektive Auflösung auf 1500 Bündellagen oder Punkte reduziert. Die Einrichtung arbeitet mit einer niedrigen Leistungsdichte vonThe device described here is used to deflect a monochromatic light beam from a Laser in at least 1500 resolvable layers with a return time of 133 usec, with an efficiency of Diffraction guaranteed over the full frequency range or the entire bandwidth of at least 10% is The time-bandwidth product is 1665. When used for linear scanning with a flyback time however, from 10% the effective resolution is reduced to 1500 bundle layers or points. The establishment works with a low power density of

gezeigt die so aurgebildet sind, daß sie in Verbindung 50 0,5 w/cm². Bei guter Ausbildung der Wärmesenken kannshown which are formed to be 50 0.5 w / cm ² in connection. With a good design of the heat sinks can

nut dem akustooptischen Deflektor 14 Wärmesenken ~^!' ¹~^t— ' -'— ' —-'--=— --—-■ using the acousto-optic deflector 14 heat sinks ~ ^! ' ¹ ~ ^t -'-'—'—-'-- = - --—- ■

bilden. Bei dieser Anordnung ist ein Block 45 aus isolierendem Werkstoff in der Nähe der Seitenfläche des Blocks 20 auf geeignete Weise mit den Platten 31,32 oder 33, 34 verbunden. Der Block 45 aus isolierendem Werkstoff trägt eine Anzahl von Stäben 46 und 50, von denen jeder an einem Ende 47 gefiedert ist und mit seinem anderen Ende 48 einen zugeordneten Wandler 21 berührt wenn der Block 45 an der Seitenfläche angebracht ist Die Stäbe können aus Aluminium, Kupfer oder Messing sein, einen rechteckigen oder runden Querschnitt aufweisen und sind geschwärzt so daß sie eine gute Abstrahlung aufweisen. Solche Stäbe oder gefiederte Elemente können auch an anderen Oberflächen des Deflektors 14 angebracht werden, mit hohem Leistungspegel gearbeitet werden, um einen höheren Wirkungsgrad der Beugung zu bekommen. Die aufgezeigte Gesamtauslegung, bei der eine absichtlich nicht zentrierte Beleuchtung mit einem Bündel geeigneter Form vorgenommen wird, um einen optimalen Kompromiß aus Auflösungsvermögen und Wirkungsgrad zu erhalten, ist gegenüber den vom Stand der Technik vermittelten Lehren neuartig. Auch die Verwendung von Wandlern hoher Frequenz, die eine höhere Frequenz verarbeiten können, als es der der Konstruktionsauslegung entsprechenden Nennfrequenz der Einrichtung entspricht ergibt eine Kompensierung der Dämpfung in den einzelnen Klebstoffschichten, die dazu erforderlich sind, das akustooptische Element an sich zusammenzuhalten.form. In this arrangement there is a block 45 of insulating material near the side surface of the block 20 is connected in a suitable manner to the plates 31,32 or 33,34. The block 45 made of insulating Material carries a number of rods 46 and 50, each of which is feathered at one end 47 and with its other end 48 touches an associated transducer 21 when the block 45 is on the side surface The rods can be made of aluminum, copper or brass, a rectangular or have round cross-section and are blackened so that they have a good radiation. Such bars or feathered elements can also be attached to other surfaces of the deflector 14, work with a high power level in order to get a higher diffraction efficiency. the The overall design shown, in which an intentionally non-centered lighting with a bundle is more suitable Shape is made to find an optimal compromise between resolving power and efficiency to obtain is novel compared to the teachings conveyed by the prior art. Also the Use of high frequency transducers that can process a higher frequency than that of the Construction design corresponds to the nominal frequency of the device, results in compensation the attenuation in the individual adhesive layers that this is necessary to hold the acousto-optical element together.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for acousto-optic modulation of light, with a source of monochromatic s Light, with a block of acousto-optic material, the spaced apart Has surfaces, one of which is formed in the form of a series of steps, the plurality of having mutually parallel steps which are connected to one another via step surfaces, wherein an a piezoelectric transducer is attached to each stage, characterized in that the resonance frequency of the transducer (21) is selected to be approximately 30% higher than the resonance frequency of the ι_s Blocks (20) made of acousto-optic material.

2. Apparatus according to claim I _1, characterized in that the height of the steps (23) and thus the extent of the step surfaces (39) measured in the direction of the step height corresponds approximately to a wavelength at the resonance frequency of the block (20).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that on the row of steps (22) opposite end (27) of the block (20) an absorber (30) for absorbing and dispersing the acoustic waves passing through the block (20) are provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the absorber (30) is the same has acoustic impedance like the acousto-optic material of the block (20).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the light bundle of the monochromatic light source (10) is ^{shifted relative to the light inlet surface (25) of the block (20) opposite is de r} centered position to the efficiency and resolution of the To improve acousto-optical material, and that the light beam is incident on the Eintiiusfläche (25) at such an angle that the Bragg condition is met.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the inlet surface (25) and the outlet surface (26) except, on at least one surface of the block (20) a heat sink (31,32,46,50) for the removal of heat generated by the propagation of acoustic waves is provided is.