DE1614328C3 - Anordnung zur Reduzierung des Störlichts in digitalen Lichtablenkern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Reduzierung des Störlichts in digitalen Lichtablenkern, die mindestens einen steuerbaren, elektro-optischen Polarisationsschalter aufweisen.

Bekanntlich kann in digitalen Lichtablenkern, wie sie z. B. in »Physics Letters«, I. K). 64, Seite 205, beschrieben sind, Störlicht auftreten, wenn neben dem Signalstrahl Licht in andere Richtungen als die gewünschte geht. Eine der möglichen Ursachen für das Auftreten dieses Störlichtes liegt in Schwankungen der zum Betrieb der elektro-optischen Schalter benötigten Versorgungshochspannungen oder in einer Änderung der elektro-optischen Konstanten auf Grund von Temperaturschwankungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Abweichungen des Lichts von der gewünschten Richtung durch eine einfache Anordnung zu kontrollieren und zu kompensieren. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß außer dem Nutzlichtstrahl ein Testlichtstrahl den Polarisationsschalter durchläuft, daß hinter dem Polarisationsschalter ein Polarisationsanalysator und ein Detektor im Strahlengang des Testlichtstrahls angeordnet sind, und daß die vom Polarisationszustand des Testlichtstrahls abhängigen elektrischen Signale des Detektors die am Polarisationsschalter liegende Modulationsspannung im Sinne einer Konstanthaltung des Polarisatonszustands des Testlichtstrahls regeln.

Eine Änderung der Eigenschaften des Polarisationsschalters wird durch eine Änderung des Polarisationszustandes des Testlichtstrahls gemessen und durch diese Messung eine entsprechende Korrektur für die an den Polarisationsschalter zu legenden Spannungen abgeleitet.

An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Polarisationsschalter mit zwei Teststralilen und zwei Photodektoren,

Fig. 2 einen Schalter mit einem Teststrahl und einem Photodetektor,

Fig. 3 einen Schalter mit einem Teststrahl und einem Strahlenteiler und zwei doppelbrechenden Platten,

Fig. 4 einen Schalter mit einem Teststrahl, einem Strahlenteiler und einer doppelbrechenden Platte.

In Fig. 1 wird ein Polarisationsschalter S in seiner Längsrichtung vom zu modulierenden Lichtstrahl L durchlaufen. Es sei angenommen, daß der Polarisationsschalter eine Kerrzelle sei, an deren Elektroden £_|)2 ^irut Hilfe von Generatoren G₁₂ die elektrischen Potentiale Φ'₁₂ gelegt seien. Der Schalter ist dann im Schaltungszustand Z₁. Der Schaltungszustand Z₁ wird durch Anlegen eines Potentials Φ'\ an die Elektrode E₁ erzeugt. Die an den Elektroden liegende Spannung im Zustand Z₁ wird mit W₁, im Zustand Z₂ mit W₂ bezeichnet.

In praktischen Fällen können besonders die an die Konstanz der Spannung U_] zu stellenden Forderungen sehr hoch sein, z. B. besser als 0,1% bei absoluten Werten von 50 kV. Zur Messung dieser Spannung läuft ein Testlichtstrahl T₁ in der in der Zeichnung angedeuteten Weise quer zur Zelle und zu der Richtung des zu modulierenden Strahles und fällt nach Passieren einer doppelbrechenden Platte Ph₁ und eineslinearen Polarisators Pol auf einen Photodetektor D₁. Bei richtiger Bemessung der doppelbrechenden Platte — eine Feinjustierung kann durch Drehen der Platte um die Strahlrichtung vorgenommen werden — läßt sich die Strahlintensität am Detektor D₁ auf Null einstellen. Abweichungen von der Sollspannung U\ machen sich nun in einer von Null abweichenden Intensität am Detektor D₁ bemerkbar. Durch eine über einen Rückkopplungsweg W gesteuerte Variation von £/, läßt sich dann die Sollspannung £/', wieder einstellen. Steht nicht viel Zeit für die Korrektur zur Verfügung, so ist es wünschenswert zu wissen, ob die Spannung CZ₁ über oder unter dem Sollwert W₁ liegt. In diesem Falle wird, wie in Fig. 1 gezeigt, ein zweiter Teststrahl T₂ in derselben Weise wie T₁ quer durch die Kerrzelle geschickt. Die Phasenplatte Ph₂ wird in diesem Falle jedoch so justiert, daß die Intensität des Strahles T₂ von Null verschieden ist. Der "Vergleich zwischen den Intensitäten der Strahlen T₁ und T₁ gibt dann sofort Auskunft über die Lage von U_x im Vergleich zu W₁. In genau identischer Weise kann die Spannung U₂ auf ihrem Sollwert W₂ gehalten werden, indem zwei weitere Teststrahlen T₂₄ durch die Kerrzelle geschickt werden.

In einer weiteren Modifikation der Erfindung kann die Zahl der erforderlichen Detektoren um den Faktor zwei reduziert werden. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform. Der Teststrahl T wird so durch die Kerrzelle geschickt, daß die durchlaufene Strecke innerhalb der Kerrzelle der doppelten effektiven Länge der Kerrzelle - oder einem ganzen Vielfachen davon - entspricht. Dazu ist im allgemeinen eine Reflexion an einem oder mehreren Reflektoren R notwendig. Jedoch können zur Erhöhung der Meßgenauigkeit auch

Mehrfachreflexionen innerhalb des Polarisationsschalters vorgesehen sein.

Der Polarisator Pol vor dem Detektor Ph wird wieder so eingestellt, daß die am Detektor ankommende Intensität Null ist bei Anliegen der Spannung W₁. Durch Anlegen der Spannung W₂ wird dann die Pol-Ebene um 180° gedreht, also wieder eine Null-Position erreicht. Die beiden Null-Positionen können dann in der vorher beschriebenen Weise zur Konstanthaltung bzw. Regelung der Spannungen U\ ₂ benutzt werden. Durch einen zweiten Detektor läßt sich, wie im vorhergehenden Falle, entscheiden, ob i/, ₂ zu groß oder zu klein sind. In Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung nach Fig. 3 laufen hier die Teststrahlen T₁₂ im Schaltermedium auf identischem Wege und werden erst nach Verlassen des Schalters S durch einen Strahlenteiler St nach den beiden Detektoren D₁₂ getrennt. Diese gemeinsame Führung der Teststrahlen wäre natürlich auch bei einem System der Fig. 1 möglich. Bei mehrfacher Reflexion, also Erhöhung der optischen Weglänge durch die Kerfzelle, würde sich die Empfindlichkeit der Nullpunktsbestimmung erhöhen.

Die Beziehung zwischen der Spannungsabweichung W₁ bis U₁ und der Intensität des Teststrahles T₁ am Detektor Ph_x ist nicht linear. Eine Linearisierung des Zusammenhangs läßt sich erreichen, wenn man die Anordnung der Fig. 3 abwandelt, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Teststrahl wird durch eine Phasenplatte Ph linear polarisiert und die 45 ° -Komponenten des linear polarisierten Lichtes auf zwei Detektoren D₁₂ gegeben. Die Aufteilung kann nach bekannter Technik z. B. durch einen Strahlenteiler oder durch doppelbrechende Prismen erfolgen. Der Vergleich der beiden Signale, z. B. in einer Brückenschaltung, ergibt

ίο dann sowohl Betrag als auch Richtung der Abweichung W₁ bis U₁.

Die Wellenlängen der Teststrahlen T brauchen nicht notwendigerweise gleich der des zu modulierenden Strahles L zu sein. Es ist daher gleichgültig, ob die Teststrahlen aus derselben Lichtquelle wie der zu modulierende Strahl L kommen oder aus einer davon unabhängigen Lichtquelle.

Obwohl bei den bisherigen Ausführungsformen nur

• Kerrzellen als Polarisationsschalter erwähnt werden, Hegt es im Sinne der Erfindung, daß auch andere Typen von elektro-optischen Polarisationsscha^tern auf die angegebene Weise Verwendung finden können. Dabei ist es prinzipiell gleichgültig, ob es sich dabei um Schalter handelt, die auf dem linearen oder quadratischen, auf dem longitudinalen oder transversalen Effekt beruhen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Reduzierung des Störlichts in digitalen Lichtablenkern, die mindestens einen steuerbaren, elektro-ciptischen Polarisationsschalter aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Nutzlichtstrahl ein Testlichtstrahl den Polarisationsschalter durchläuft, daß hinter dem Polarisationsschalter ein Polarisationsanalysator und ein Detektor im Strahlengang des Testlichtstrahls angeordnet sind, und daß die vom Polarisationszustand des Testlichtstrahls abhängigen elektrischen Signale des Detektors die am Polarisationsschalter liegende Modulationsspannung im Sinne einer Konstanthaltung des Polarisationszustands des Testlichtstrahls regeln.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teststrahjen zur gleichzeitigen Konstanthaltung von mehreren Modulationsspannungen an einem oder mehreren Polarisationsschaltern benutzt werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teststrahl mit dem Nutzstrahl einen spitzen Winkel bildet und außerhalb des Polarisationsschalters reflektiert wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den reflektierten Teststrahl ein Strahlenteiler und für jeden Teilstrahl ein Detektor vorgesehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mehrfachreflexionen des Teststrahls innerhalb des Polarisationsschalters vorgesehen sind.