Vorrichtung zur Umwandlung linear polarisierter Strahlung mit einer beliebigen Polarisationsebene in linear polarisierte Strahlung, deren Polarisationsebene sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung linear polarisierter Strahlung mit einer be liebigen Polarisationsebene in linear polarisierte Strah lung, deren Polarisationsebene sich mit konstanter Win kelgeschwindigkeit dreht, wobei die Strahlung minde stens dreimal ein doppelbrechendes Element durchläuft,
wenigstens eines der durchlaufenden Elemente ein elek trooptischer Kristall ist und Mittel zum Anlegen einer elektrischen Spannung an diesen Kristall vorgesehen sind.
Eine derartige Vorrichtung wurde im Hauptpatent im Zusammenhang mit Fig. 1 und 4 beschrieben. Die Vorrichtung nach Fig. 1 des Hauptpatentes benötigt drei elektrooptische Kristalle und verhältnismässig hohe Spannungen. An den mittleren Kristall ist eine Span nung angelegt, deren Amplitude zweimal grösser als die jenige der an die beiden anderen Kristalle angelegten Spannung ist. Auch bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist die an den Kristall angelegte Spannung verhältnismässig hoch.
Die Erfindung bezweckt, eine gegenüber der Vor richtung nach dem Hauptpatent verbesserte Vorrichtung anzugeben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist da durch gekennzeichnet, dass hinter einer Reihenschaltung doppelbrechender Elemente ein die Strahlrichtung um kehrendes Element angeordnet ist, so dass die aus der Reihenschaltung austretende Strahlung die Reihenschal tung in entgegengesetzter Richtung nochmals durchläuft.
Die Reihenschaltung kann nur zwei doppelbrechende Elemente aufweisen. Ausserdem können die an die Kri stalle angelegten Spannungen niedriger als in der Vor richtung gemäss Hauptpatent sein.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 und 2 zeigen die zwei Ausführungsbeispiele. In Fig. 1 wird die aus der Strahlungsquelle 1 aus tretende unpolarisierte Strahlung von der Linse 2 kolli- miert und von dem Polarisator 3 in linear polarisierte Strahlung umgewandelt. Der Einfachheit halber ist nur ein einziger Strahl des Strahlenbündels dargestellt.
Nach dem Durchgang durch den Teilspiegel 4 durchläuft die linear polarisierte Strahlung die Reihenschaltung zweier den Pockels-Effekt aufweisender elektrooptischer Kri stalle 5 und 8, deren dielektrische Hauptachsen, die reit den Pfeilen 6 und 9 angegeben sind, miteinander einen Winkel von 45 bilden.
An den Kristall 5 wird eine Wechselspannung V1 = Vsin a) t aus der Wechselspannungsquelle 7 und an den Kristall 8 wird eine Wechselspannung V2 = V'cos u0 t aus der Wechselspannungsquelle 10 angelegt. Die Span nungen V1 und V2 sind derart angelegt, dass die von diesen Spannungen im Kristall 5 bzw. 8 erzeugte Feld stärke zu der Fortpflanzungsrichtung des Lichtes im be treffenden Kristall parallel ist.
Die aus dem Kristall 8 austretende Strahlung wird am flachen Spiegel 11 reflektiert. Die Strahlung durch läuft dann die Kristalle 8 und 5 in entgegengesetzter Richtung und wird von dem Teilspiegel 4 zu dem photo elektrischen Detektor 12 reflektiert. In der Zeichnung ist das am Spiegel 11 reflektierte Bündel wieder durch einen einzigen Strahl dargestellt, der der Deutlichkeit halber gegen den auf den Spiegel 11 auffallenden Strahl verschoben ist.
Die Amplitude V der an den Kristall 5 angelegten Spannung ist derart gross, dass linear polarisierte, auf den Kristall 5 auffallende Strahlung in zirkular polari sierte Strahlung umgewandelt wird. V wird derart gross gewählt, dass sich im Spannungsmaxium ein Phasen unterschied einer Viertelwellenlänge zwischen den bei den Teilwellen ergibt, die aus linear polarisiertem Licht beim Durchlaufen des betreffenden Kristalls entstehen.
Die Amplitude V' der an den Kristall 8 angelegten Spannung wird derart gross gewählt, dass sich im Span nungsmaxium ein Phasenunterschied einer halben Wel- lenlänge zwischen den beiden Teilwellen ergibt, die aus linear polarisiertem Licht beim zweimaligen Durchlau fen des Kristalls entstehen.
Da die Doppelbrechung der ein anisotropes Element, insbesondere einen elektrooptischen Kristall durchlau fenden Strahlung 1 linear addierbar ist, wenn die Strah lung mehrere Male das Element durchläuft, kann der Kristall 5 bzw. 8 zusammen mit seinem Spiegelbild in bezug auf den Reflektor 11 als ein einziger Kristall be trachtet werden.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist die gleichen Eigenschaften wie die nach Fig. 1 des Hauptpatentes auf. Der Kristall 5 der erfindungsgemässen Vorrichtung kann mit dem Kristall 4 der Kristall 8 zusammen mit seinem Spiegelbild mit dem Kristall 5 und das Spiegel bild des Kristalls 5 mit dem Kristall 6 gemäss Fig. 1 des Hauptpatentes verglichen werden.
Die Amplitude der Spannung am Kristall 8 beträgt aber nur die Hälfte der Amplitude der Spannung am Kristall 5 der Fig. 1 des Hauptpatentes. Ausserdem sind die Phasen der an den Kristall 5 und an dessen Spiegelbild angelegten Wechselspannungen einander automatisch gleich. Einstellschwierigkeiten ergeben sich also nicht.
In einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Kristalle 5 und 8 aus Kaliumdideuteriumphosphat (KDDP) be standen, war V = V' = 4 kV. Die Wellenlänge der Strahlung war .i = 6328 Ä.
Es ist somit ersichtlich, dass im allgemeinen eine Vorrichtung nach dem Hauptpatent mit 2n-1 Kristallen (n > 2) durch eine Vorrichtung mit n Kristallen und ein sich daran anschliessendes Umkehrelement ersetzt werden kann.
In der Vorrichtung nach Fig. 2 fällt die von der Lichtquelle 21 herrührende und von der Linse 22 in ein paralleles Bündel umgewandelte Strahlung auf den Po larisator 23. Nach Durchgang durch den Teilspiegel 24 durchläuft das linear polarisierte Bündel die Reihen schaltung einer A/4-Platte 25 und eines Pockels-Kristalls 27, deren dielektrische Hauptachsen, die mit den Pfei len 26 und 28 angedeutet sind, einen Winkel von 45 miteinander einschliessen.
Die aus dem Kristall 27 austretende Strahlung wird am flachen Spiegel 30 reflektiert. Die Strahlung durch läuft dann den Kristall 27 und die A/4-Platte 25 in ent gegengesetzter Richtung und wird von dem Teilspiegel 24 zu dem photoelektrischen Detektor 31 reflektiert.
An den Kristall 27 wird eine sägezahnförmige Span nung aus der Quelle 29 angelegt, wobei der Unterschied zwischen dem Höchstwert und dem Mindestwert dieser Spannung derart gross gewählt wird, dass sich bei An liegen einer derartigen Spannungsdifferenz an Kristall ein Phasenunterschied von einer halben Wellenlänge zwischen den beiden Teilwellen ergibt, die aus linear polarisiertem Licht beim Durchlaufen des Kristalls 27 entstehen.
Der Kristall 27 kann zusammen mit seinem Spiegel bild in bezug auf den Reflektor 30 wieder als ein ein ziger Kristall betrachtet werden.
Die Vorrichtung nach Fig. 2 hat die gleichen Eigen schaften wie die nach Fig. 4 des Hauptpatentes. Die A/4-Platte 25 kann ja mit der A/4-Platte 25 der Fig. 4, der Kristall 27 zusammen mit seinem Spiegelbild mit dem Kristall 26 der Fig. 4 und das Spiegelbild der A/4-Platte 25 mit der A/4-Platte 27 der Fig. 4 verglichen werden.
Der Unterschied zwischen dem Höchstwert und dem Mindestwert der sägezahnförmigen Spannung am Kri stall 27 beträgt nur die Hälfte des entsprechenden Un terschiedes dieser Spannung am Kristall 26 der Fig. 4 des Hauptpatentes.
Als Umkehrelement kann ausser einem flachen Spiegel z. B. auch ein sogenanntes Katzenauge verwen det werden. Ein Katzenauge besteht aus einer Linse und einem in der Brennebene der Linse angeordneten flachen oder hohlen Spiegel.