DE1232673B - Anordnung zum Auslenken des Ausgangsstrahles eines optischen Senders oder Verstaerkers - Google Patents
Anordnung zum Auslenken des Ausgangsstrahles eines optischen Senders oder VerstaerkersInfo
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Description
DEUTSCHES PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Deutsche Kl.: 21 g - 53/02
Nummer: 1232 673
Aktenzeichen: J 29639 VIII c/21 g
1 232 673 Anmeldetag: 18.Dezember 1965
Auslegetag: 19. Januar 1967
Zur Ablenkung des Ausgangsstrahles eines optischen Senders oder Verstärkers, z.B. für Abtastzwecke,
ist es bekannt, den Ausgangsstrahl nach dem Verlassen des optischen Senders mittels mechanischer
Bewegung von Linsen oder Spiegeln in die gewünschte Richtung abzulenken. Die dabei zu erreichende
Abtastgeschwindigkeit ist jedoch durch die Geschwindigkeit der mechanischen Glieder begrenzt.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es bekannt, die Ablenkung des Ausgangsstrahles in dem optischen
Sender selbst durch Beeinflussen der Eigenschaften des optischen Resonators mittels Kerr-Zellen oder
Faraday-Rotatoren vorzunehmen.
Die Erfindung zeigt eine weitere Lösung der Aufgabe, den Ausgangsstrahl eines optischen Senders
oder Verstärkers abzulenken. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist gegenüber den Anordnungen, die
mit Kerr-Zellen oder Faraday-Rotatoren arbeiten, den Vorteil eines sehr einfachen Aufbaues aus. Für
diese Vorrichtung zum Auslenken des Ausgangs-Strahles eines optischen Senders oder Verstärkers, bei
dem das als Sammellinse ausgebildete stimulierbare Medium sich zwischen zwei in der Objekt- und der
Bildfläche der Sammellinse angeordneten Kugelspiegeln befindet, ist kennzeichnend, daß die beiden
im gleichen Abstand Ri vom stimulierbaren Medium angeordneten Kugelspiegel unterschiedliche Krümmungsradien
aufweisen, wobei dieser Abstandii4 zugleich die doppelte Brennweite des als Sammellinse
ausgebildeten stimulierbaren Mediums 2 ist, und der Krümmungsmittelpunkt des ersten Kugelspiegels
mit dem Mittelpunkt des linsenförmigen stimulierbaren Mediums zusammenfällt, während der Krümmungsmittelpunkt
des zweiten Kugelspiegels etwas außerhalb des stimulierbaren Mediums auf der optisehen
Achse der Anordnung liegt, und daß das Auslenken des Ausgangsstrahles um einen bestimmten
Winkel durch Ändern der Lage des Krümungsmittelpunktes des zweiten Kugelspiegels um einen kleineren
Winkel erfolgt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Lage des Krümmungsmittelpunktes des zweiten
Kugelspiegels durch eine Drehbewegung des zweiten Kugelspiegels um eine Achse senkrecht zur
Achse des stimulierbaren Mediums verändert wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Kugelspiegel durch sein optisches Äquivalent, einen ebenen Spiegel und eine Linse von gleicher Brennweite,
wie der zweite Kugelspiegel sie aufwies, ersetzt ist, zwischen denen eine elektrooptische Ablenkvorrichtung
angeordnet ist, der elektrische Steuersignale Anordnung zum Auslenken des Ausgangsstrahles
eines optischen Senders oder Verstärkers
Anmelder:
International Business Machines Corporation,
Armonk,N.Y. (V.St.A.)
Armonk,N.Y. (V.St.A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,
Böblingen, Sindelfinger Str. 49
Böblingen, Sindelfinger Str. 49
Als Erfinder benannt:
Wilton Audubon Hardy, Ossining, Ν. Υ.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1964
(419438)
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1964
(419438)
zugeführt werden, durch die die Lage des effektiven Krümmungsmittelpunktes des optischen Äquivalents
des zweiten Kugelspiegels verändert und damit der Ausgangsstrahl abgelenkt wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung
mit den Zeichnungen erläutert, von denen zeigt
F i g. 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der der Resonator des optischen
Senders oder Verstärkers mechanisch beeinflußt wird in ihrem Ruhezustand,
Fig. 2 schematisch die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn der optische
Resonator verändert wird,
F i g. 3 ein Diagramm, das die Geometrie der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
erläutert,
F i g. 4 eine zweite und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Ruhezustand mit einem elektrooptisch
steuerbaren optischen Resonator,
F i g. 5 eine Darstellung, aus der die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform der Erfindung
bei der Änderung des optischen Resonators hervorgeht.
Nach F i g. 1 besitzt das stimulierbare Medium 2 des optischen Senders oder Verstärkers die Forrr
einer dünnen Linse und ist zwischen zwei Kugel
609 758/2
spiegeln 4 und 6 angeordnet. Die Linse besteht vorzugsweise aus einem dotierten Rubinkristall oder
einem mit Uran dotiertem Kalziumfluoridkristall, obgleich auch andere stimulierbare Medien benutzt
werden können. Die Spiegel weisen von der Linse den längs der optischen Achse gemessenen Abstand
Ri auf, der dem Krümmungsradius des Spiegels 4 (und seiner doppelten Brennweite) entspricht. Der
Krümmungsmittelpunkt C4 des Spiegels 4 liegt im Mittelpunkt der Linse 2. Der Spiegel 6 hat einen
anderen Krümmungsradius R6 (und eine Brennweite R6/2), so daß sein KriimmungsmittelpunktC6 nicht
mit dem Krümmungsmittelpunkt C4 zusammenfällt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist der Krümmungsradius
R6 größer als der Krümmungsradius Rr
Die Brennweite der Linse beträgt i?4/2, so daß, wenn die Anregungsenergie einer Lichtquelle 8 auf die
Linse fällt, ein Lichtpunkt auf dem Mittelpunkt (Achse) jedes Spiegels erzeugt wird. Der optische
Sender oder Verstärker arbeitet in dieser Weise, da für jede andere Orientierung das auf den Spiegel 6
auftreffende Licht nicht genau in sich selbst zurückreflektiert wird, sondern unter einem Winkel, wodurch
die Bildung der hohen Energiedichte innerhalb des optischen Resonators, die zur Erzeugung
einer Ausgangsstrahlung des optischen Senders oder Verstärkers erforderlich ist, verhindert wird. Die
gleiche Situation liegt offensichtlich vor, wenn der Krümmungsradius R6 kleiner als Ri ist. In der F i g. 2
ist der Spiegel 6 durch eine mechanische Steuervorrichtung 9 leicht um eine Achse geneigt, die senkrecht
zur Zeichenebene verläuft, so daß sein Krümmungsmittelpunkt C6 oberhalb der optischen Achse
des Systems zu liegen kommt. Wenn der Spiegel 2 geneigt wird, schneidet ein von einem Punkt auf dem
Spiegel unterhalb der optischen Achse ausgehender Radius den Mittelpunkt der Linse 2, so daß der
Ausgangsstrahl des optischen Senders oder Verstärkers abgelenkt wird. Wie in F i g. 2 dargestellt, wird
die Ablenkung des Ausgangsstrahls durch die Linse bestimmt, die die Krümmungsmittelpunkte C4 bis C6
verbindet, da dies die einzige Linie ist, die radial zu beiden Spiegeln 4 und 6 verläuft.
Der Ablenkwinkel Θ des Ausgangsstrahls des optischen Senders oder Verstärkers ist größer als der
Winkel Φ, um den der Spiegel 6 geneigt wird, entsprechend
der Gleichung:
Daher gilt die Beziehung
Ra
φ,
aus der zu ersehen ist, daß der Ablenkwinkel de: Ausgangsstrahls um den Faktor
Ra
Ra — J?,
Ra-Rt
Φ.
Die Geometrie dieses Systems ist in F i g. 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Krümmungsmittelpunkt
des Spingels 6 aus seiner ursprünglichen Lage C6 in die neue Lage C6' gedreht wurde, wobei der
Neigungswinkel Φ durchlaufen wurde, wie das dargestellt ist.
Für kleine Winkel gilt:
— Ri
wobei Re — Ri die Entfernung zwischen den Krümmungsmittelpunkten
C4 und C6 darstellt. In ähnlicher Weise gilt:
Φ =
Rn
größer ist als der Neigungswinkel des Spiegels.
Den Ausgangsstrahl des optischen Senders odei Verstärkers für das abzutastende Objekt stellt das
Licht dar, das entweder den Spiegel 4 oder den Spiegel 6 (oder beide Spiegel) durchdringt.
Wie vorher beschrieben, liefert die in den Fig.] und 2 dargestellte Ausführungsform einen Abtaststrahl,
der durch Bewegung des Spiegels 6 abgelenk wird, wobei eine Abtastzeile durch Neigen des Spiegels
erzeugt wird. Ein zweidimensionales Raste) kann in ähnlicher Weise dadurch abgetastet werden
daß der Spiegel 6 so geneigt wird, daß sein Krümmungsmittelpunkt sich zusätzlich zu der Aufundab
bewegung noch in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene bewegt. Eine andere Möglichkeit besteht darin
daß bei Verwendung eines Spiegels mit einem Krümmungsradius, der von dem Abstand zur Linse 2 verschieden
ist, beide Spiegel 4 und 6 gleichzeitig geneigt werden können, um eine entsprechende Ablenkung
des Ausgangsstrahls zu erzielen.
Es ist jedoch offensichtlich notwendig, daß die Linie, die die Krümmungsmittelpunkte der Spiegel
verbindet, durch das stimulierbare Medium des Optischen Senders oder Verstärkers verläuft.
Als weitere Abwandlung kann die Funktion dei Linse 2 (Abbilden der Spiegel 4 und 6 aufeinander]
durch irgendein optisches Äquivalent übernommer werden, wie beispielsweise durch einen flachen Spiegel,
der hinter einer Linse mit der doppelten Brennweite der Linse 2 angeordnet ist. Darüber hinaus
können die Funktionen der Linse (Sammelnde Eigenschaft) und die Funktion des stimulierbaren Mediums
des optischen Senders oder Verstärkers getrennt werden durch die Verwendung eines stimulierbaren
Mediums, das nicht die Eigenschaften einei Sammellinse aufweist in Verbindung mit nichtstimulierbaren
(üblichen) Linsen.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung is1 in den F i g. 4 und 5 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach den F i g. 1 und 2 darin, daß der Kugelspiegel 6 durch einen ebenen Spiegel 10 und eine Linse 12 ersetzt
ist, deren Brennweite R6Il beträgt. Die Anordnung von Spiegel und Linse stellt das bekannte Äquivalent
eines Kugelspiegels dar, und ihre Brennweite entspricht der Brennweite eines Kugelspiegels mil
einem Krümmungsradius R6. Daher besitzt der Reflektor aus dem Spiegel 10 und aus der Linse 12
einen effektiven Krümmungsmittelpunkt Ce.
Eine elektrooptische Ablenkvorrichtung ist zwischen dem Spiegel 10 und der Linse 12 angeordnet.
Die Ablenkvorrichtung enthält zwei Ablenkprismen 14 beliebiger Art, einschließlich der in »Applied
Optics«, Bd. 3, Nr. 8, August 1964, auf den S. 988 bis 989 beschriebenen. Sind keine elektrischen
Signale den Ablenkprismen 14 zugeführt, wird das Licht nicht abgelenkt und in sich selbst zurück-
Claims (3)
1. Anordnung zum Auslenken des Ausgangsstrahls eines optischen Senders oder Verstärkers,
bei dem das als Sammellinse ausgebildete stimulierbare Medium sich zwischen zwei, in der Objekt-
und der Bildfläche der Sammellinse angeordneten Kugelspiegeln befindet, dadurchgekennzeichnet,
daß die beiden im gleichen Abstand (R4) vom stimulierbaren Medium (2) angeordneten
Kugelspiegel (4, 6 in F i g. 1) unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, wobei
dieser Abstand (R4) zugleich die doppelte Brennweite des als Sammellinse ausgebildeten stimulierbaren
Mediums (2) ist, und der Krümmungsmittelpunkt (C4) des ersten Kugelspiegels (4) mit
dem Mittelpunkt des linsenförmigen stimulierbaren Mediums (2) zusammenfällt, während der
Krümmungsmittelpunkt (C6) des zweiten Kugelspiegels (6) etwas außerhalb des stimulierbaren
Mediums auf der optischen Achse der Anordnung liegt, und daß das Auslenken des Ausgangsstrahls
um einen bestimmten Winkel durch Ändern der Lage des Krümmungsmittelpunktes des zweiten Kugelspiegels um einen kleineren
Winkel erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Krümmungsmittelpunktes des zweiten Kugelspiegels (6) durch
eine Drehbewegung des zweiten Kugelspiegels um eine Achse senkrecht zur Achse des stimulierbaren
Mediums (2) verändert wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kugelspiegel (6)
durch sein optisches Äquivalent, einen ebenen Spiegel (10 in Fig. 4) und eine Linse (12) von
gleicher Brennweite, wie der zweite Kugelspiegel sie aufwies, ersetzt ist, zwischen denen eine
elektrooptische Ablenkvorrichtung (14) angeordnet ist, der elektrische Steuersignale (16) zugeführt
werden, durch die die Lage des effektiven Krümmungsmittelpunktes (C0) des optischen
Äquivalents des zweiten Kugelspiegels (6) verändert (Ce') und damit der Ausgangsstrahl abgelenkt
wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1175 792;
USA.-Patentschrift Nr. 3 055 257.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1175 792;
USA.-Patentschrift Nr. 3 055 257.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 758/242 1.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US41943864A | 1964-12-18 | 1964-12-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1232673B true DE1232673B (de) | 1967-01-19 |
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ID=23662272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEJ29639A Withdrawn DE1232673B (de) | 1964-12-18 | 1965-12-18 | Anordnung zum Auslenken des Ausgangsstrahles eines optischen Senders oder Verstaerkers |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3432771A (de) |
DE (1) | DE1232673B (de) |
FR (1) | FR1466424A (de) |
GB (1) | GB1062856A (de) |
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NL269391A (de) * | 1961-09-19 |
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- 1964-12-18 US US419438A patent/US3432771A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1965-11-04 GB GB46721/65A patent/GB1062856A/en not_active Expired
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- 1965-12-18 DE DEJ29639A patent/DE1232673B/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1062856A (en) | 1967-03-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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