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stischen Wellen (Schallwellen). Wichtig in dieser Hinsicht ist zunächst das Verhältnis zwischen den Intensitäten der in den Kristallkörper eintretenden bzw. aus diesem austretenden Lichtbündel. Dieses Verhältnis hängt ausser von der Intensität der Schallwellen von einem für den jeweiligen Kristall charakteristischen Koeffizienten M2 ab, in den eine Anzahl von Parametern des Kristalles eingehen. Es gilt
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wobeinden Brechungsindex, P die Photoelastizitätskonstante, v die Schallgeschwindigkeit im Kristall und p dessen Dichte bedeutet. Bedeutungsvoll ist aber auch die Anzahl der aus einem Kristallkörper austretenden, praktisch verwertbaren Strahlenbündel. Für diese Anzahl ist ein Koeffizient
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massgebend.
Die Parameter n, P und v sind von den Richtungen und der Polarisation der elastischen Wellen sowie des Lichtbündels in bezug auf die Kristallachsen abhängig, gegenüber welchen wieder die Schnittflächen, d. h. die Ein- bzw. Austrittsflächen für die beiden Wellen orientiert sind. Eine Orientierung, gemäss welcher die Ein- und die Austrittsfläche für die Lichtwellen normal zur Kristallachse (001) und die Fläche bzw. Flächen zum Einleiten der elastischen Wellen normal zu den Kristallachsen (100) und/oder (010) verlaufen, wird im Einklang mit der Erfindung bevorzugt.
In der nachstehenden Tabelle sind die Durchlässigkeiten sowie die Koeffizienten Mz und M3 für verschiedene Materialien angeführt, u. zw. die Koeffizienten in Vielfachen der Werte, die sich für geschmolzenen Quarz, bei einer Lichtwellenlänge von 0, 6328 jam und bei elastischen Longitudinalwellen ergeben.
Tabelle
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<tb>
<tb> Material <SEP> Mz <SEP> M <SEP> 3 <SEP> Durchlässigkeitsbereich <SEP> in <SEP> jum
<tb> Quarz <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2-2, <SEP> 8 <SEP>
<tb> a-hog <SEP> 55 <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> PbMo4
<tb> (Bleimolybdat) <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 38- <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP>
<tb> TeOz
<tb> (Paratellurit) <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP> 76 <SEP> 0, <SEP> 4-5, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Hg <SEP> : <SEP> Clz <SEP>
<tb> (Kalomel) <SEP> 360 <SEP> 170 <SEP> 0, <SEP> 38-34
<tb>
Die akustisch-optische Wechselwirkung in Kalomelkristallen ist auch bei akustischen Transversalwellen be-
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen und der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt in schematisierter Darstellung Fig. 1 einen erfindungsgemässen Kristallkörper bei Verwendung zur Ablenkung ebener Lichtwellen, Fig. 2 einen ebensolchen Kristallkörper, der in den Weg eines divergierenden einfallenden Lichtbündels gestellt ist, und Fig. 3 in schaubildlicher Darstellung einen erfindungsgemässen Kristallkörper, der das Einführen zweier akustischer Wellen und demnach das Ablenken von Lichtbündeln in verschiedenen Richtungen gestattet.
Der Kristallkörper --2-- nach Fig. 1 besteht aus einem tetragonalen Kalomelkristall und weist eine ebene, polierte Eintrittsfläche sowie eine zu dieser parallele, ebenfalls polierte Austrittsfläche für Lichtstrahlenbündel auf, wobei beide Flächen senkrecht zu der Kristallachse (001) orientiert sind. Zwei weitere Begrenzungsflächen des Kristallkörpers sind ebenfalls parallel und verlaufen senkrecht zu der Kristallachse (100).
Auf die eine der letztgenannten Flächen ist ein Generator --4-- zur Erzeugung akustischer Wellen aufgesetzt Dieser Generator kann insbesondere als piezoelektrischer oder magnetostriktiver Wandler ausgebildet sein,
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der elektrische Energie (Steuerenergie) in akustische umsetzt. Durch die Eintrittsfläche fällt eine zu Lichtbündel - -1--, also eine ebene elektromagnetische Welle in den Kristall ein, u. zw. ist die Wellennormale annähernd parallel zu der Flächennormale. Wenn in den Kristallkörper eine elastische Welle --3- eingeleitet wird, prägt sie dem Kristallgitter örtlich Schwingungen auf und die von dieser Welle beeinflusste Raumzone des Kristallgitters wird zu einem räumlichen Beugungsgitter für das Licht.
Ein Anteil des einfallenden Lichtbündels durchsetzt den Kristallkörper, ein anderer Teil tritt als abgelenktes Bündel--5-- aus. Zufolge der Verwendung eines Quecksilberhalogenides, wie Kalomel, ist mit geringen Steuerleistungen eine erhebliche Ablenkung des Lichtbündels--5-- gegenüber dem einfallenden Lichtbündel --1-- erreichbar und das Verhältnis der Intensitäten dieser beiden Lichtbündel ist gross.
Wird die Frequenz der elastischen Welle --3-- verändert, so ändert sich die Gitterkonstante des beugenden
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bzw.5-, sowie die Frequenz des letzteren.
Beispielsweise kann ein piezoelektrischer Wandler mit Hilfe einer kontinuierlich oder diskret frequenzmodulierten elektrischen Schwingung angeregt werden und diese Modulation wird dann auf das austretende Bündel übertragen. Dieser Umstand ermöglicht die Verwendung erfindungsgemäss ausgebildeter akustisch-optischer Elemente in Lichtdeflektoren, -modulatoren, -korrelatoren oder Spektralanalysatoren für zu untersuchende Signale, denn bei aus einwertigen Quecksilberhalogeniden bestehenden Kristallkörpern sind die erwähnten Effekte sehr ausgeprägt.
Der Kristallkörper --8-- gemäss Fig. 2 ist gegenüber den Kristallachsen ebenso orientiert, wie an Hand der Fig. 1 für den Kristallkörper --2- beschrieben wurde, und an einer, --8--, der zu seiner Eintrittsflächeund
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gestellt, mit der das parallele in ein divergierendes Strahlenbündel umgewandelt wird. Auf die Eintrittsfläche fällt divergierendes Licht auf, dringt in den Kristallkörper ein und wird an der Raumgitterzone, die unter dem Einfluss einer elastischen Welle --10-- steht, gebeugt. Zufolge der Beugung konvergiert das ausgetretene Licht- bündel und an einer bestimmten Stelle entsteht ein Beugungsbild. An dem Ort dieses Beugungsbildes ist ein Photoempfänger --12-- aufgestellt.
Bei dem in Rede stehenden Beispiel ist angenommen, dass die Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle - mit der Richtung (100) übereinstimmt. Es sei jedoch erwähnt, dass die Beugungserscheinungen durchaus analog sind, wenn die akustische Welle in Richtung (010) eingeleitet wird bzw. der Kristallkörper dementsprechend geschnitten ist.
Die Ablenkung des Lichtes bzw. dessen Sammlung und Intensität an einer Stelle hinter dem Kristallkörper - -8-- ist auf jene Zeitspanne beschränkt, in deren Verlauf das Kristallgitter unter dem Einfluss einer elastischen Welle steht. Wird in dem Kristallkörper eine frequenz-oder impulsmodulierte, elastische Welle wirksam, so ist für die räumliche Impulsdichte der Koeffizient
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massgebend, worin Af die Breite des Frequenzbandes des optisch-akustischen Elementes, 1 die Länge des Kristallkörpers in Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle und v deren Ausbreitungsgeschwindigkeit bedeutet. Der Faktor #, der als Verzögerungszeit bezeichnet werden kann, ist bei den Halogeniden des einwertigen Quecksilbers gross, so dass die Intensität des gebeugten Lichtbündels ebenfalls gross wird.
Diese Eigenschaft gestattet die vorteilhafte Verwendung erfindungsgemäss beschaffener akustisch-optischer Elemente in Debye-SearsMehrkanalmodulatoren für Höchstfrequenzen bzw. akustischen Signalen von Phasengittern.
Wie bereits erwähnt, weisen die Kristalle der einwertigen Quecksilberhalogenide zwei gleichwertige Richtungen für die Ausbreitung elastischer Wellen auf, nämlich die Richtungen (100) und (010).
Fig. 3 veranschaulicht einen Kristallkörper --13--, z. B. aus Kalomel, in dem mittels zweier Generato- ren-16, 17-- zwei einander senkrecht kreuzende, elastische Wellen --14 bzs. 15-- erzeugt werden können, von denen die erste in Richtung (010), die zweite in Richtung (100) fortschreitet. Das Lichtbündel-l-fällt in Richtung (001) ein und wird nach Richtungen abgelenkt, die zwischen (100) und (010) verlaufen, und durch Abstimmen der Frequenzen der elastischen Wellen --14, 15-- eingestellt werden können.
Erfindungsgemässe akustisch-optische Elemente zeichnen sich, wie bereits erwähnt, durch die hohe Wechselwirkung aus-ihre Koeffizienten M2 und M, sind wesentlich grösser, bei Kalomel betragen sie das 360-bzw.
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(\ =0, 6328und-mit Ausnahme von Quecksilberfluorid-ihre Unlöslichkeit in Wasser. Diese Eigenschaften machen solche akustisch-optischen Elemente für die Verwendung in sämtlichen Geräten zur Steuerung optischer Strahlen oder
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zur Verarbeitung von Information besonders geeignet.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Akustisch-optisches Element mit einem für elektromagnetische Wellen des sichtbaren und des infraroten Spektralbereiches durchlässigen, elastische Wellen möglichst wenig absorbierenden Kristallkörper zur Beugung dieser elektromagnetischen Wellenmit Hilfe elastischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, dass als Kristallkörper Kristalle von einwertigen Quecksilberhalogeniden verwendet werden.