CN103430081A - 用于偏转激光辐射的装置以及带有这种装置的激光设备 - Google Patents

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Abstract

用于偏转激光辐射（8）的装置，包括：带有入射面（6）和出射面（7）的波导（1），该入射面和出射面沿Z方向相互间具有距离（L），其中，所述波导（1）沿X方向具有比沿Y方向更大的延伸尺寸；以及至少两个电极（4、5），这些电极设置在波导（1）上，其中，在所述至少两个电极（4、5）上能够施加偏转电压（+V、-V），从而激光辐射在波导（1）中关于X方向按电场光学偏转，其中，在波导（1）的入射面（6）和出射面（7）之间沿Z方向的距离（L）具有这样的大小，使得激光辐射在从出射面（7）射出之后的轮廓与激光辐射在射入到入射面（6）中之前的轮廓相当。在此，距离（L）特别是等于激光辐射的塔尔博特长度。

Description

用于偏转激光辐射的装置以及带有这种装置的激光设备
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的、用于偏转激光辐射的装置以及涉及一种按照权利要求10的前序部分的激光设备。
背景技术
定义：沿激光辐射的传播方向指的是激光辐射的平均传播方向，特别是当该激光辐射不是平面波或者是至少部分地发散的时。如果未另作明确说明，则激光射线、光射线、局部射线或者射线指的不是几何光学上的理想射线，而是实际的光射线，如例如一种激光射线，该激光射线不是具有无穷小的射线横截面、而是具有延伸的射线横截面。
开头所述类型的装置例如由US6,449,084B1已知。在其中描述的装置包括一个构成为长方体的波导，该波导沿第一横向方向明显地比沿垂直于第一横向方向的第二横向方向延伸得更宽。因此产生很大程度上平面的几何结构，在该平面的几何结构中在延伸的面状侧面上设置有用于偏转激光辐射的电极。平面的几何结构的主要优点在于控制电压的显著缩小，尽管有可能的大偏转角。
这种现有技术中的波导几何结构的缺点是激光射线束在其传播通过波导时的横向延伸的轮廓的畸变。因为激光射线束的轮廓在出口中是波导的模式的叠加并且在不同的模式之间的相位关系在传播通过波导期间改变，所以激光射线束在从波导射出之后的轮廓与激光射线束在射入到波导中之前的轮廓不同。这点在图4中通过在穿过波导1'之后分离的激光辐射8'、8"来表示。
发明内容
本发明所要解决的问题是创造一种开头所述类型的装置，该装置能够防止或者至少减少激光辐射的轮廓的改变。此外，应给出一种带有这种装置的激光设备。
按照本发明，这点通过一种开头所述类型的、带有权利要求1特征部分特征的装置和一种带有权利要求10的特征部分特征的激光设备来达到。从属权利要求涉及本发明优选的构造形式。
按照权利要求1规定，在所述至少一个波导的入射面和出射面之间沿第一方向的距离具有这样的大小，使得激光辐射在从出射面射出之后的轮廓与激光辐射在射入到入射面中之前的轮廓相当。通过保持激光射线的轮廓例如产生如下的可能性，即，相继地设置两个相互垂直的波导，以便依次沿两个相互垂直的方向偏转激光辐射。可能的应用例如是在激光电视中的水平偏转和竖直偏转。此外，由于保持轮廓可以相对自由地选择电极的形状。
特别是可以规定，在所述至少一个波导的入射面和出射面之间沿第一方向的距离等于对于带有要偏转的激光辐射的波长的光的塔尔博特长度或者等于该塔尔博特长度的整数多倍。由此通过外部几何上的预先规定达到激光辐射的轮廓保持。
备选地也可以规定，在所述至少一个波导的入射面和出射面之间沿第一方向的距离等于对于带有要偏转的激光辐射的波长的光的塔尔博特长度的二分之一或者等于该塔尔博特长度的二分之一的奇数多倍。
优选对于塔尔博特长度LT适用：
LT=8nD2/λ0
其中，n为所述至少一个波导的折射率，
D为所述至少一个波导沿第三方向的延伸尺寸，以及
λ0为要偏转的激光辐射的真空波长。
按照权利要求10，激光设备的特征在于，用于偏转激光辐射的装置是按照本发明的装置。
附图说明
本发明的其他特征和优点借助对优选实施例的以下说明参照附图变清楚。图中：
图1示出一个按照本发明的装置的一种第一实施形式的示意性侧视图；
图2示出按照图1的装置的俯视图；
图3示出按照图1的装置连同一条示意性表示的激光射线的与图1相应的示意性侧视图；
图4示出一个按照现有技术的装置的与图1相应的示意性侧视图；
图5示出一个按照本发明的装置的一种第二实施形式的示意性侧视图；
图6示出按照图5的装置的俯视图。
具体实施方式
为了说明，在一些附图中画出笛卡尔坐标系。此外，在附图中相同的或者功能上相同的部件配设有相同的附图标记。
一个按照本发明的装置的由图1和图2可看出的实施形式包括一个波导1，该波导具有一个透明的基质2和多个薄的、面状的电极3、4、5。电极3、4、5或者可以直接安置到基质2上，但或者可以与该基质相应地通过一个或多个合适的中间层分开。
基质是长方体形的并且沿第一方向Z具有延伸尺寸L，沿第二方向X具有延伸尺寸B并且沿第三方向Y具有延伸尺寸D。在此，沿第二方向X的延伸尺寸B明显更大，例如是沿第三方向Y的延伸尺寸D的5至10倍。
在基质2的在图1和图2中的下侧上设置有一个特别是整面地覆盖下侧的电极3，该电极与第一电势连接。第一电势可以接地，如这点在图1中示意性地表示。
在基质2的在图1和图2中的上侧上设置有两个带有三角形外形的电极4、5。在此，各电极的三角形彼此位错180°，从而其中一个三角形的顶点与另一个三角形的底面齐平并且反之亦然。这两个电极仅示意性地示出，并且在此除了在这两个电极之间的狭长缝隙之外可以共同在基质2的几乎整个上侧上延伸。
这两个电极中的第一电极4与第二电势连接，其中，在第二电势和第一电势之间可以施加电压+V。这两个电极中的第二电极5与第三电势连接，其中，在第三电势和第一电势之间可以施加电压-V。电压+V和-V的绝对值特别是可以是相同大小的。
电极3、4、5的几何结构和基质2的几何结构以及电压+V、-V这样选择，使得射入到入射面6中的激光辐射在施加电压时向X方向偏转。
基质2在其在图1和图2中的左侧上具有一个入射面6，要偏转的激光辐射能够射入到该入射面中。基质2在其在图1和图2中的右侧上具有一个出射面7，要偏转的激光辐射能够从该出射面射出。入射面6和出射面7分别在X-Y平面中延伸并且沿Z方向通过一段距离相互间隔开，该距离等于基质2沿Z方向的延伸尺寸L。
该延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的该距离与对于要偏转的激光辐射的塔尔博特长度LT相等。因此，L=LT。对于塔尔博特长度（LT）适用：
LT=8nD2/λ0
其中，n为波导1的折射率或者说波导1的基质2的折射率，D为波导1沿Y方向的延伸尺寸或者说波导1的基质2沿Y方向的延伸尺寸，以及λ0为要偏转的激光辐射的真空波长。
备选于此地，延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的距离可以等于塔尔博特长度LT的整数多倍。备选于此地，延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的距离可以等于塔尔博特长度LT的二分之一或者塔尔博特长度LT的二分之一的奇数多倍。
通过延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的距离相对于塔尔博特长度LT的上述选择可以达到，穿过基质2的激光辐射保持其轮廓。
这点在图3中说明。在那里，激光辐射8倾斜地由下方射入到入射面6中并且从出射面7倾斜地向上方射出。因此，激光辐射关于Y方向不改变其原始的传播方向，而是仅通过施加相应的电压+V和–V而关于X方向偏转。
与此相对地，图4示出可相比拟的激光辐射8穿过按照现有技术的波导1'。因为在该波导中，沿Z方向的延伸尺寸L'既不等于塔尔博特长度LT，也不等于塔尔博特长度LT的整数多倍，还不等于塔尔博特长度LT的二分之一，更不等于塔尔博特长度LT的二分之一的奇数多倍，所以激光辐射8未保持其轮廓并且在从出射面7'射出之后在Y方向上分离。这点在图4中通过沿两个方向传播的激光辐射8'和8"表示。
由于延伸尺寸L与塔尔博特长度LT相协调的保持轮廓的效果，可以沿Z方向相继地设置两个按照本发明构造的波导1、10。这点在图5和图6中绘出。
激光辐射被第一波导1沿X方向正向偏转，而在此不发生激光辐射8的扩张。此外，也不沿Y方向影响激光辐射8。
激光辐射被第二波导10沿Y方向正向偏转，而在此不发生激光辐射8的扩张。此外，也不沿X方向影响激光辐射8。
在穿过这两个波导1、10之后，激光辐射8不仅沿X方向、而且沿Y方向被偏转，而不改变激光辐射的轮廓。

Claims (10)

1.用于偏转激光辐射（8）的装置，包括
——至少一个波导（1、10），该波导带有用于激光辐射（8）的入射面（6）和出射面（7），其中，所述入射面（6）和出射面（7）相互间沿第一方向（Z）具有距离（L），其中，所述波导（1、10）沿垂直于第一方向的第二方向（X）具有比沿垂直于第一方向且垂直于第二方向的第三方向（Y）更大的延伸尺寸；
——至少两个电极（3、4、5），这些电极设置在所述至少一个波导（1、10）上或者设置在所述至少一个波导附近，其中，在所述至少两个电极（3、4、5）上能够施加偏转电压（+V、-V），从而激光辐射（8）在所述至少一个波导（1、10）中和/或在从所述至少一个波导（1、10）射出时至少关于第二方向（X）按电场光学偏转，
其特征在于，在所述至少一个波导（1、10）的入射面（6）和出射面（7）之间沿第一方向（Z）的距离（L）具有这样的大小，使得激光辐射（8）在从出射面（7）射出之后的轮廓与激光辐射（8）在射入到入射面（6）中之前的轮廓相当。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述至少一个波导（1、10）的入射面（6）和出射面（7）之间沿第一方向（Z）的距离（L）等于对于带有要偏转的激光辐射（8）的波长（λ0）的光的塔尔博特长度（LT）或者等于该塔尔博特长度（LT）的整数多倍。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述至少一个波导（1、10）的入射面（6）和出射面（7）之间沿第一方向（Z）的距离（L）等于对于带有要偏转的激光辐射（8）的波长（λ0）的光的塔尔博特长度（LT）的二分之一或者等于该塔尔博特长度（LT）的二分之一的奇数多倍。
4.按照权利要求2或3之一所述的装置，其特征在于，对于塔尔博特长度（LT）适用：
LT=8nD2/λ0
——其中，n为所述至少一个波导（1、10）的折射率，
——D为所述至少一个波导（1、10）沿第三方向（Y）的延伸尺寸，以及
——λ0为要偏转的激光辐射（8）的真空波长。
5.按照权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，所述至少一个波导（1、10）沿第二方向（X）的延伸尺寸（B）为沿第三方向（Y）的延伸尺寸（D）的两倍之上、优选五倍之上。
6.按照权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，在所述至少一个波导（1、10）的、沿第三方向（Y）相互对置的两个面上直接或间接地分别设置有至少一个电极（3、4、5）。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，在沿第三方向（Y）相互对置的所述两个面之一上设置有两个相互隔开的电极（4、5）。
8.按照权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个波导（1、10），这两个波导相继地设置，使得要偏转的激光辐射（8）能够依次穿过所述两个波导（1、10）。
9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述两个波导（1、10）在第一方向（Z）上相对彼此转动了90°，从而所述装置能够沿两个相互垂直的方向（X、Y）偏转激光辐射（8）。
10.激光设备，包括
——激光源，该激光源能够发射出带有波长（λ0）的激光辐射（8）；
——用于偏转激光辐射（8）的装置，
其特征在于，所述用于偏转激光辐射（8）的装置是按照权利要求1至9之一所述的装置。
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