DE1798253A1 - Elektro-optische Ablenkvorrichtung fuer einen Lichtstrahl - Google Patents

Description

Patentanwalt Frankfurt a.M._# den 16.9.1968 Frankfurt/M., Ammelbiugstraße 34 _L ^ _f

•/Br*S.

HONEYWELL INC.

2?01 Fourth Avenue South

Minneapolis 8, Minnesota, USA

■Elektro-optische Ablenkvorrichtung für «inen Lieht strahl¹*

Di· Erfindung besieht eioh auf eine Ablenkvorrichtung für •inen Lichtstrahl* alt der die Lag« «Ines Lichtstrahls analog gesteuert werden kann. Bisher bekannt· Ablenkvorrichtun* gen dieser Art beruhen grundsfitslloh auf *wei verschiedenen Prineipien. Bei elektro-optiachen Ablenkvorrlohtungon, dl· auf aea einen Prinrip beruhen, erfolgt dl· Ablenkung «ines Lichtstrahls an einer Oronifläoh· swlschen elektro-optisohen Materialien, dl· «ine unterschiedliche Abhängigkeit des Dreohungsindex rom elektrischen Feld aufweisen. Weiterbildungen Yon elektro-optisohen Ablenkvorrichtungen, die auf diesen öeruhen, bestehen darin, daß eehrere Ablenkvorrloh-

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tungen und auoh Spiegel derart angeordnet sind, dafi ein Lichtet rahl mehrere Male duroh die Gren«flache hindurchgeht. Bei •lelctro-optiechen Ablenkvorrichtungen, die auf dem «weiten Prinzip beruhen, wird eine Ablenkung des Lichtstrahle dadurch erreicht, daft man an einen einsigen elektrooptischen Kristall ein inhomogenes elektrisches Feld anlegt. Durch dieses inhomogene elektrische Feld wird der Brechungsindex; in einer Richtung quer sur Ausbreitungsriehtung des Lichtstrahles linear geändert. Als Ergebnis hiervon baut sieh ein Gradient des Brechungsindex auf, und Lichtstrahlen, die in das elektro-optische Kristall eintreten, erleiden eine relative Phasenverschiebung. Der einfallende Lichtstrahl wird dann um einen Vinkel abgelenkt, der dieser Phasenverschiebung direkt proportional ist. Beiden Arten von elektro-optischen Ablenkvorrichtungen haften bestimmte Nachteile an· So bereitet es beispielsweise Schwierigkeiten, in einem elektro-optischen Kristall ein inhomogenes elektrisches Feld hervoreuruf en, wie es bei Ablenkvorrichtungen nach der «weiten Art erforderlieh ist. Da weder in Ablenkvorrichtungen nach der ersten noch in Ablenkvorrichtungen nach der weiten Art das elektro-optische Material optimal auagenutit wird« sind elektro-optieche Ablenkvorrichtungen für Lichtstrahlen unnötig teuer·

BrfindungegemfiA 1st eine elektro-optische Ablenkvorrichtung vorgesehen, die ein elektro-optlsehe·, lichtdurchlässiges Kristall aufweist· Dieses Kristall ist als dreieckiges Prism«

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Bit drei Seitenflächen und swei Qrundflachen ausgebildet und weist drei Achsen auf, die gegenseitig aufeinander senlcraehtstehen· Die dritte dieser Achsen steht auf den beiden Grundflächen senkrecht« durch die eine Seitenfläche fällt der einfallende Lichtstrahl in das Prisma ein» Das Kristall «eist praktisch parallel sur ersten Achse und praktisch parallel sur «weiten Achse jeweils einen feldabhängigen Brechungsindex auf« Zn der Hähe der dritten Seitenfläche des Frisnas ist ein Reflektor angeordnet, der den durch die erste Seitenfläche einfallende Lichtstrahl, der bis sur dritten Fläche läuft« innerhalb des Prismas umsulenken. Längs dar dritten Achse kann ein elektrisches Feld hervorgerufen werden» durch das die erste Achse praktisch parallel sur ersten Seitenfläche ausgerichtet wird, während die sweite Achse durch dieses Feld praktisch senkrecht auf dieser ersten Seitenfläche steht» so daA der Lichtstrahl, der das Prisisa verlfi&t* gegenüber seiner ursprünglichen Bahn abgelenkt ist, wenn kein elektrisches Feld an dem Prisma anliegt.

In der erfindungsgeaä&en Ablenkvorrichtung für einen Lichtstrahl wird nur ein einsiger elektro-optischer Kristall verwendet· Mit einen homogenen elektrischen Feld werden swei senkrecht aufeinanderstellende Achsen richtig orientiert» die für den Kristall charakteristisch sind· Parallel su jeder Achse ist ein feldahhflnglger Brechungsindex. Die erfindungs-

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gemäße AblenkYorriehtung ist in ihrer Grundfom alt rechtwinkliges Prisma ausgebildet. Wenn «In houogenes elektrisches Feld angelegt wird, werden dl· Achsen durch dies·» TeId so Justiert, daß dl· «ine Achse parallel sur ersten Seitenfläche des Prismas reriauft, wahrend dl· «weite Achse senk» recht su dieser Seitenflache steht· Ein Lichtstrahl, der durch dl« ersten Seitenfache la das Prisma eintritt» läuft so lange senkrecht sur ersten Seitenfläche durch das Prisma hindurch, bis er auf die dritte Seitenflache auffallt. Wenn ein praktisch homogenes elektrisches Feld in Richtung der Z-Achse an das Prisaa angelegt wird, bildet sieh parallel sur ersten Seitenfl&fche «in bestimmter Brechungsindex aus« An der dritten Seitenfläche 1st «In Reflektor rorgesehen, der den Lichtstrahl in eine Richtung praktisch parallel sur ersten Seitenfläche ualenkt. Sine Ablenkung des Lichtstrahl« wird deswegen erreicht, veil. ·· in einer Richtung senkrecht sur ersten Seitenfläche einen streiten feldabhlnglgen Brechungsindex gibt, wenn das Feld angelegt 1st· Ran kann noch «us&tslleh· Reflektoren rorsehen, alt denen asu einen lufteren Strahl Ober einen Weg führen kann, auf dem praktisch der erste Brechungsindex herrscht, «ad alt denen aaa einen eat* gegengesetst angeordneten lumeren Strahl Ctber einen Veg fOhraa kann» auf den praktisch der svelte te·sbwgslnd·* herrseht» «ma durch «1· Anlegung des elektrlsakea üUn «la·

tlerung erufem wird* ' \ * ^ ' . ,)

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Jilt der erflndungsgemfiAen AblonkTorriehtung erhält men die gleiche FunktauflOsung tmd den gleichen Ablenkwinkel vie nit den bisher bekannten AblonkYOxrlchtungen· Jedoch genügt hierfür erheblich weniger elektro-optische· Material. In der erfindungsgenlBen AblenkYorrlehtung wird daher das elektrooptische Material besser aus genutzt, weiterhin «erden keine arensfläehen verwendet, end auBerden wird die Ablenkung de· Lichtstrahles sdt eine« homogenen elektrischen PeId durchgeführt. WLt der erfindungegenSften Ablenkung kann Ban eines Lichtstrahl analog bsv· kontinuierlich ablenken. Wie noch unten beschrieben wird, kann »an mehrere erflndungsgeafifte AblenkTorrlohtungen so anordnen, daA eine kumulative Ablenkung de· Lichtstrahls ersielt wird, oder auch so, daft eine sweldiaensioaale Ablenkung des Lichtstrahls aftgliea

Zb Folgenden «oll dl· Erfindung in Yerblndtmg alt den Ze ichaungea la eintelnen besehrieben werden.

Figur 1 selgt schematisch eine bevorsugte AusfOhrungsfoni einer Ablenkrorrichtung für einen Lichtstrahl« Insbesondere 1st dl· Orientierung der Achsen des elektrooptischen Kristalls beia Anliegen «Ines elektrischen Felde· and bei« Fehlen «in·· elektrischen Feldes dargestellt·

Figur* selgt die Ableakrorrlchtcag naeh Figur 1 ren Torn, BAD ORIGINAL

Insbesondere ist dargestellt, «1« sr·! Elektroden «β 4m elektrooptischen Kristall angebracht sind.

Figur 3 Migt seheaatiseh «in· bevorsugt· Ausführungsform einer Ablenkvorrlehtvng, bei der sw·! Seitenfiaehen ait reflektierenden Obersflgea versehen sind· Autertea ist Juati«7ung der Aehim b#i» AnH»gi»n ein·· «2*ktri»«h*ik dargestellt·

sobeaatiseh «in· «eiter· AoafOhrungsfora einer » bei 4er ««ei der SeitenflAohe· Tollstln-

dig und di· dritte ium «eil mit reflektierenden versehen sind· AuAerdea ist die Justierung dar Achse* beim

Anliegen eine« elektrisebea Veldes dargestellt.

5 tMigt» wie mehrere Ablernkvorrlebtangea sngeordnst verdem kOnnen, vm eine kumulillf· Liehtiblenksag s« ersi·* lern. ' ;· '

Figur 6 Migt sobematiseb «im UehtablenkAystem Gto sionale UehtablenkOBg· la dem mtl InorsmMngw MuIm Vigmr Terwendet werden·

In der figur 1 ist die Orwadferm einer erfiadttngsgemUem lenkTorrichtuttg dargestellt, di· mit 10 b«Miehnet und «U

MAKsMiaklijsMi rvlsrnm mmemebllmev 1»%>

01···· Prisna weist drei kristallographiseh· Achsen X, T und Z auf, 41« gegenseitig aufeinander senkrecht stehen, wenn kein elektrisches Feld anliegt. Venn «in elektrisches Feld angelegt wird, werden dl· X- und die X-Aehae üb einen Winkel herungedreht, der für den Kristall charakteristisch let. Diese Achsen aind in ihrer neuen Lage mit X¹ und T* bezeichnet· Di· Orientierung der Z-Achse Ändert sieh nicht· In dar richtigen Orientierung verläuft die I'-Achse praktisch parallel but «raten Seitenfläche 11 und die X'-Achs· verlAuft praktisch parallel *ur «weiten Seitenfläche 12 de· Priemaa 10. Der Brechunseindex parallel tür T'-Achte und damit parallel *ur Seitenfläche 11 dea Prismas iat feldabhängig« Weiterhin gibt ·· einen «weiten Brechungsindex, parallel sur X'-Aohae und dauit parallel tür Seitenfläche 12» der ebenfalla ftldabh&ngig 1st.

In den dargestellten Aueführungefernen 1st ein Liehtbfindel Ik dargestellt» das aus einer größeren Ansahl τοη Lichtstrahlen suaaaoMngesetst iat. Von diesen Lichtstrahlen sind dl· Strahlen l4a und l4b diejenigen Strahlen» die das Bündel Xk in der Ablenkebene begrensen. Da« Lichtbundel I^ fallt in das Prisma 10 senkrecht sur Seitenfläche 11 «in. Da· Lieht· bündel 14 «uft aenkrecht sur I-Aehse und der Aosbreitungsriehtung polarisiert sein. Venn da· Liehtbündel durch da· hindsorabläuft· findet 4er «in· Gre^Mtrahl IMa auf

■•!■•si Vag mim** aa4«r«a jMIHjhlmfgm Bveahungsind·* als

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^1A^^a iBAii&RlQINAL

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der «Ädere Qrensstrahl Hb vor· Der flsldabhlnglge Brechung»·» Index auf dem Weg der Lichtstrahlen befindet sieh parallel in derjenigen Achte» die der Polarisationsebene parallel

Ran soll der Fall beschrieben werden» bei dem en dee Prieme. 10 kein elektrisches Feld angelegt ist« Dieser Fell soll als der nieht-abgalenkte Fall beselehnet «erden· Venn der Grensstrahl I¹Ia In das Prisms eintritt» lfluft er bis sur dritten Seitenfläche 13 weiter» die mit einem reflektieren* den Oberstig 19 versehen 1st. Der 6ransstrahl Ha fällt auf den reflektierenden Obersug 19 unter einem Winkel von *5° auf» und er wird unter einem Auafalltwinkel τοη *5^β auf die Seitenfläche 12 hin des Prismas reflektiert· Der andere Orensstrahl 14b lAuft auf Ahnliehe« Weise durch das Prisma 10 hindurch. Xr wird ebenfalls am Obersug 19 derart reflektiert« daß der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist· Der Lichtstrahl Hb yerlfißt das Prisma 10 durch die Seitenfl&ebe 12 parallel sum Lichtstrahl I¹Ia. Venn ein elektrisches FsId angelegt wird» treten feidabhAnglge Drechungslndlees auf» die sich in solchen Riehtungen finden lassen» wie es bereits beschrieben ist· Der Lichtstrahl Ha fftllt auf die Seiten· flSohe 11 auf und findet auf seinem Weg einen Brechungsindex tor» der in Obereinstimmung mit der Orientierung der I»-Achse parallel sur Seitenflache 11 in dieser Richtung Oberall gleich ist* Der Lichtstrahl Ha !luft durch das Prisma hindurch» bis er amf die Seitenfläche SJ auftrittt· Dort wir« er tob Ober·

■ug 19 auf clio Seitenfläche 12 hin reflektiert. Nach dieser Reflektion findet der Lichtstrahl 14a einen Brechungsindex ▼or, dar mit der Orientierung dor X'-Achse parallel sur Seitenfläche 12 übcreinafcixaat. Dor Lichtstrahl 14a wird on den reflektierenden übersug 19 so reflektiert, daß der Einfallewinkel nicht mehr mit den Auegansswinkel übereinetinnt. Dieses 1st leicht einzusehen» venn man daa Snell'sche Gesets auf den Punkt anwendet, an dem der Lichtstrahl lAa auf den reflektierenden Ubersug 19 auffällt. Das Snell'sch* Gesets lauteti

U₁ sin O₁ * N₂ sin Q₂

Hierbei bedeuten Nj den Brechungsindex, den der Strahl 14a vor der Reflektion vorfindet, N- ^n !brechungsindex, den dar Lichtstrahl 14a nach dor Ilefiektion vorfindet, Θ* den Einfallswinkel von *5° und O₂ den Ausgangsvinksl.

Bei der Reflektion wird der Lichtstrahl 14& aus einer Richtung praktisch parallel sur X'-Achse in eine Richtung praktisch parallel sur Y'-Achat umgelenkt· Da die Brechungsindices in «inet* Richtung parallel nur X¹-Achse und in sinsr Richtung pArallßl sur Y'-Aohao niilit Ubarelnafcicnaon, β lud mmh H. und Η.,, Tiiahii gieiöh» Daxier k3nn⁽in auah d, \ma O₁ nlnttt pliiah Ά -»in. Ihn? L tolltet r&ft I Ik ι ;ΐ\χ*Α 'laJiO.f ab ?;a I ■->.»··: ^., u-ua ata

*..« r.i-.JbI;strahl Ιιλ y?» 'ihas.nz ^) iafl^Uj^i .:.ϊ-.\₃

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tet. Der Strahl l4e tritt aus dem Prisma durch die Seitenfläche 12 aus. Den relativen Unterschied «wischen N- und N₂ kann man duroh Änderung dea elektrischen Felde· andern, das an das Prisma IO angelegt wird« Dadurch kann man die Ablenkung des Lichtstrahls auf analoge Weise steuern· FOr den anderen Orensatrahl trifft das Gleiche su, d.h., daß der Lichtstrahl 14b am übersug 19 ebenfalls so reflektiert» daß sein Einfallswinkel und sein Ausfallswinkel nicht übereins ti trauen. Der Lichtstrahl 14b ist nach der Reflektion als gestrichelte Linie dargestellt und mit I4d bezeichnet. Die Lichtstrahlen I4e und 14b sowie all· anderen Lichtstrahlen im Bündel «wischen diesen beiden Grensatrahlen werden alle um den gleichen Betrag abgelenkt·

Es ist günstig, wenn die Quersohnittsfläehe des Liohtbündels 14 etwa gleich der Fläche der reohteekigen Seitenfläche 11 ist. Die beiden Orensstrahlen 14a und 14b des Lichtbündels 14 treffen daher in der Nähe der oberen und der unteren Xante der Seitenfläche 11 auf. Dadurch wird die optische Wegdiffe* rens «wischen den beiden Orensstrahlen 14a und 14b so groß wie möglich gemacht. Wenn also die beiden Orensstrahlen 14a und I4b dicht an den beiden entgegengesetsten Kanten der liöLfcanflSohe 11 in das Prisma einfallen, finden sie auf ihrasi Ifdg durch daa ganze Prisma 10 B reohunga indices vor, uL-i ilk» dia beiden Lichtstrahlen nicht übereinstimmen· Dia Amnb I der auflöser au Piäikfc» in% nun der optischen Wegdif*· ' »;-*s4· xwI*ah*u ΛϋΛ ilraivjstrrhlan i4a und 14b des Bündels

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direkt proportional. Venn man daher dl« optisch· Vegdifferens «wischen den Qrensstrahlen möglichst groB macht» wird aueh die optimal« AaUhI auflösbarer Punkte erreicht.

In der Figur 2 lat die Seitenfläche 11 des Qrundprisnas iO aus Figur 1 dargestellt. Außerdem ist auoh geselgt, vie die Achsen orientiert sind» wenn ein elektrisch·· Feld anliegt. Das Prisma 10 «eist nrel Grundflächen 21 und 22 auf» an denen Elektroden 23 und 24 angebracht sind. Die Elektroden dienen dasu, an das Prisma entlang der X-Achse ein elektrisches Feld ansulegen. Die Z-Aehse steht senkrecht auf den Grundflächen 21 und 22. VI· die Elektroden 23 und 24 an den Grundflächen 21 und 22 angebracht werden können, gehört sum Stand der Technik.

Die Lieht ab lenkvorrichtung nach Figur 3 stimmt mit der Vorrichtung nabh Figur 1 Oberein, nur ist bei der Vorrichtung nach Figur 3 4i· Seitenfläche 12 mit einem reflektierenden Obersug 31 versehen «orden· Der reflektierende überzug 31 wirft das auffallende LiehtbOndel wieder in das Prisma surfiek, so daß die optische Vegdifferens «wischen den beiden Qrensstrahlen l*,a und Hb praktisch verdoppelt wird. Venn man aleo diesen susätsllehen reflektierenden Obersug 31 verwendet, wird die Ansahl der auflösbaren Bildpunkte sowie der gesamt· Ablenkwinkel gegenüber den mit der Vorrichtung nach Figur 1 erreichbaren werten praktisch verdoppelt.

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Dl· Ablenkvorrichtung nach Figur 3 arbeitet praktisoh genaue· wi· dl« Ablenkvorrichtung naoh Figur 1. Das LiehtbOndel t% »it seinen beiden Randstrahlen Ha und Hb ist wieder in Richtung der Ausbreitung senkrecht «up Z-Aohse linear polarisiert. Dia beiden Qraniatratalan 14a und Hb fallen auf die Seitenfläche 11 auf. Sie laufen dann dureh das Frisaa hindurch und werden an der Seitenfläche 13 durch den Obersug auf die Seitenfläche 12 hin reflektiert. Venn kein elektrisches Feld vorhanden ist, sind die Einfallswinkel und dl· Ausfallswinkel gleieh, dl« bei der Reflection der beiden Strahlen Ha und Hb an den reflektierenden Obersug 19 auftreten. Öle Strahlen Ha und 14b laufen dann bis sur Selten· flÄche 12 dea Prisma« und werden dort von de« reflektierenden Obersug 31 senkrecht surOekgeworfen· Di· beiden Orensstrahlcn verlassen dann das Prisma IO dureh die Seitenfläche 11 unab ge lenkt, nachdem sie aa Obersug 19 erneut reflektiert werden sind. .

Venn ein elektrisches Feld angelegt 1st» sind dl« Einfallswinkel und die Ausfallswinkel nicht nehr gleich» die bei der Reflektion an Obersug 19 auftreten. Vie der Strahl Ha an Obersug 19 reflektieren wird» ist als gestrichelte Linie Hc dargestellt. Dieser 8trahl Ho läuft durch das Prisaa hinduroh und fällt auf den reflektierenden Obersug 31 unter einen Winkel auf» der von 90° abweicht. An dea Punkt, an dea der Lichtstrahl auf die Seitenfläche 12 auffällt» wird der

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Lichtstrahl βο reflektier», dal Einfallswinkel end Aue falltwinkel übereinstlnnen· Der Lichtstrahl 1*0 wird bei dieser Beflektion sur Seitenfläche 1} surüokgeworfen. An der reflektierenden Schiebt 19 wird der Lichtstrahl Hc ein «weites Mal reflektiert und es tritt eine weitere Ablenkung auf. Das gleiche ist der Fall« wenn der Lichtstrahl lib* der ursprünglich an der Seitenfläche 13 sur Seitenfläche 12 hin reflektiert wurde, von den reflektierenden Obersug 31 wieder sur Seitenfläche 13 surUekgeworfen wird, Auoh dieser Liohtstrahl wird dann an der Seitenflflehe 13 ein sweites Mal reflektiert, so daft eine weitere Ablenkung auftritt. Die Lichtstrahl en l4o und lld verlassen das Prisma durch die Seitenfläche Ii₉ naohden sie üb gleich· Winkel abgelenkt worden sind. Bei dieser Ausführungsfora genügt ein erheblieh kleineres Kristallvolumen· um die gleichen Ergebnisse wie alt bisher bekannten Liehtablenkvorrichtungen su ersielen.

Di· Lichtablenkvorriehtung 10a aus Figur H entspricht der Ablenkvorrichtung naoh Figur 3» wenn sie längs der gestrichelten Linie 20 auseinandergesohnitten wird. Die untere HSlfte der Seitenfläche 11 ist alt einer Reflektorschicht 41 versehen worden» und auch die neu entstandene Seitenfläche 42 1st nit einer Reflektorschicht 43 übersogen· Die optische Vegdifferens swisehen den beiden Randstrahlen 14a und 14b des Llehtbfind·!· 1st dl« gleich· wie bei der Ausführung»fore naoh Figur 3* B» 41· optisch· Vegdiffereas dieselbe 1st« ändert

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sieh auch nioht dl· Ansahl der auflösbaren Bildpunkt·· Der maximale Ablenkwinkel verdoppelt sieh jedoch. Bei dieser Au·führung·fore ist daher das Volumen des Kristalls, das sum Srreiohen einer vorgegebenen Ansahl von auflösbaren Bildpunkten und sor Verdoppelung des gesamten Ablcnkwinkels erforderlieh ist, gegenüber des bisherige» Stan* der Technik weiterhin verhindert worden*

Die Arbeitsweise der Au· führung» form nach Figur 4 entspricht der Arbeitsweise der bereits beschriebenen Au· führung· formen. Der Einfaohheit halber sind nur die Orensstrahlen 14a und I²Jb dargestellt, die das Prisma unabgelenkt durehsetsen· Der Lichtstrahl 14a tritt in das Prisma 10a senkrecht sur Seitenflache Il ein* Der Llehtstrahl Ha trifft dann auf die Seitenfläche 15 unter eines Winkel von 45° auf und wird unter einem Ausfallswinkel von 45° auf die Seitenfläche 42 hin reflektiert· An der Seitenfläche 42 wird der Lichtstrahl 14a von der fteflektionssehicht 4} unter einen Reflektionewinkcl von 2 χ 45° auf die Fliehe 11 hin reflektiert» auf der er unter einen Winkel von 90° auftrifft· Der Lichtstrahl wird daher an dieser Stelle senkreeht von der Reflektors chi oht 41 zurückgeworfen· Nun legt der Lichtstrahl 14a den eben beschriebenen Weg in ungekehrter Richtung surück, bis er das Prlsna 10a durch die obere Hälfte der SeltenfULohe 11 ver-UAt. Der Strahl 14b ltuft durch das Prisma auf einen ähnlichen Wege hindurch· Sr tritt also durch die Seitenfläche

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in das Prlsna «in, Iftuft bis iur Seitenfl&ebe 13» wird dort sur Rcflcktorsehioht 43 bin reflektiert und von dort tür Seltenfllehe 11 geworfen· Die Reflektorschient 41 wirft den Lichtstrahl 14b wieder surflek, so daß er auf dea gleichen Weg das Prisna wieder verllfit. Die Prisoen der Vorrichtungen nach den Figuren 1 bis 4 können aus irgendeinem Material hergestellt sein, das den LiehtablenkYorrientungen M

die Eigenschaften verleiht* die oben beschrieben wurden. Das Material muß also !finge sweier richtig orientierter aufeinander senkrecht stehender Achsen unterschiedliche Brechungsindices aufweisen» die τοη der elektrischen Feldstärke abhängig sind. Es gibt sahireiche Materialien mit solchen Eigenschaften· Beispielsweise kann man ein Material alt J2iu-SyoDsetrie wie Kaliumdihydrophosphat oder KaliumdideuteriuB-phosphat verwenden. Von den Materialien ^2a~Syxmetrie wird heute Xaliundideuteriunphosphat berorsugt. Auch Kristalle alt Yja-Synsetrie wie Galliumarsenid können verwendet werden·

Bei den bisher beschriebenen Ausfflhrungsfon&en sind die entsprechenden Seitenfltchen der Priemen nit Reflektorschichten abersogen worden. Man kann die R· fiele ti on sber auch auf andere Welse ersiclen, beispielsweise durch richtig angeordnete Spiegel· Man kann aber auch alt Totalreflektion arbeiten, wenn nan das Prisma alt einea Material uaglbt, das einen passenden Brechimgeindex aufweist·

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Zn dar Figur 5 let ·1η· Anordnung au· Lichtablenkvorriehtungcn dargestellt» dl· nit 10a« 10b ...1On beseiehnet «lad· Dl« einzelnen Ablenkvorrichtung·« sind alt der AnsfOhrungsfor» naoh Figur 4 Identlaeh. Eb 1st Jedoeh nur die Ablenkvorrichtung 1On Bit einer Reflektoreohioht 41 versehen. Bei allen anderen Ablenkvorrichtungen 1st dl· Reflektoreohicht 41 weggelassen worden, so daß das Llohtbflndel von einen Frlsna in das danebenliegende Prlsna Obergehen kann· Der Binfaohheit halber ist nicht dargestellt «orden« wie die Lichtstrahlen dies· Anordnung aus Ablenkvorrlchttmgen durehsstsen. Es ist stattdessen nur gesaigt« wie dl· Randstrahlen 14a und 14b in dl· Seitenfläche ila eintreten und vie dl· Lichtstrahlen l4o und l4d abgelenkt und nicht-abgelenkt die Seitenfläche Ila verlassen. Bei der Aueftlhrungeform naoh figur 5 alnd die Lichtablenkvorrichtungen so angeordnet« daß eine kumulativ» Lichtablenkung auftritt« wenn •in elektrische· Feld angelegt wird· Aa Jeder der Reflektionssehiehten 19a» 43a« 19b« 4Jb, ...19n und 43n findet dann ein· Ablenkung un «inen bestimmten Winkel statt· SI· Ablenkvorrichtungen sind so angeordnet« daA dl· beiden Randstrahlen des Bündele auf praktisch Ihr«» gesamten Weg durch dl· Anordnung hindurch unterschiedliche Brechungslndiees vorfinden· Dl« Lichtstrahlen werden dann von der Reflektlonsschloht 41 wieder surflekgcworf·»« so daA dl· optisch· Vegdifferens der beiden Randstrahlen 14a und 14b verdoppelt wird.

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Ia den Syst·» nach Figur 6 wird unter Verwendung sweier Anordnungen nach Figur 5 eine zweidimensional* Liehtablenkung ersielt· Der X-Ablenker 60 und der T-Ablenker 61 sind aus jeweils einer Anordnung nach Figur 5 «usainaengesetet. Bin einfallendes Lichtbündel 14 wird in den System nach Figur 6 von einer Linse 62 in den X-Ablenker 60 hinein fokussiert· Der X-Ablenker 60 lenkt das Lichtbündel 14 in der einen Richtung, nämlich der X-Richtung ab· Wenn das Lichtbündel den X-Ablenker 60 Terlfißt, durehsetEt es eine Ualbwellenplatte 63« in der die Polarisationsebene des Lichtbündels 14 um 90° gedreht wird. Die Halbwellenplatte 63 kann irgendwo «wischen den X-Ablenker 60 und den X-Ablenker 61 angeordnet sein· Sie ist notwendig, üb die richtige Polarisationen, chtung des Lichtbündels l·¹» zu ersielen, bevor das Lichtbündel in den T-Ablenker 61 eintritt· Mit einen System 64 aus Zylinderlinsen wird das Lichtbündel in Y-Richtung auseinandergesogen. Die Linse 65 1st eine Sammellinse, durch die die Randstrahlen 14a und 14b parallel «ueinander auf die Sammellinse 66 auffallen. Die Sansellinse fokussiert das Lichtbündel 14 in den Y-Ablenker 61 hinein· Der Y-Ablenker 61 lenkt das Lichtbündel 14 in einer «weiten Richtung, nämlich in der T-Riehtung ab. Das Liehtbflndel.14 kann dann auf einen Sichtsohirm 67 auffallen» der in der Brennebene 4er bin·· 66 angeordnet 1st«

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-IS-

FOr den I-Ablenker 61 alnd die Abhfirturcn sowohl in X-Riehtung ala auch in T-Richtung τοη Bedeutung, da daa Llentbündel in ihn In beiden Richtungen abgelenkt ist. Wenn die Zahl dar auflösbaren Punkt« in X-Riehtung gleich dar Kahl der auflösbaren Punkte in Y-Richtung gemacht «erden SOlI₉ nuß an den !-Ablenker 61 eine erheblieh höher· Spannung ala an den X-Ablenker 60 angelegt «erden· TJm diese Schwierigkeit su lösen, an den !«Ablenker 61 eine sehr hohe Spannung anzulegen, könken dünne Prismen aufeinandergestapelt «erden· Man kann beispielsweise Prismen aus Kalimdideuteriumphosphat so aufeinandorstapeln, daft die kristallographisehen 2-Achsen in den Tersehiedenon Schichten des gansen Prismas abwechselnd nach oben und nach unten seigt· Die Elektroden «wischen den einseinen dünnen Prismen müssen dann jedoch für die Frequens des einfallenden LicntbOndeIe durchlässig sein· Außerdem müssen die Elektroden den gleichen Brechungsindex wie. daa elektrooptiache Kristall aufweisen, so daA «in Xdchtbündel, das bereite in X-Richtung abgelenkt wurde, τοη den Elektroden nicht beeinflußt wird.

Die Erfindung ist anhand einer Ansahl τοη Ausführungabeiapielen beschrieben «orden· Bs sind jedoch suaätslich noch manche Abwandlungen möglieh· So kann man beispielsweise sur Fokussierung des LichtbOndels ein Linsensystem benutsen· Dadurch wird der Wirkungsgrad dar beschriebenen Prismen grosser. Weiterhin kann ee notwendig werden, sur Trennung dar

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•infallenden τοη den abgelenkten Lichtetrahlen einen h&lbdurchlas»igen Spiegel oder «inen optischen Zirkulator verwenden·

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Claims (11)

1. Pittntaniprllihii

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   1· Vorrichtung »um Ablenken «in·· Liehtbünd·!·, dl· ein elektro-optische* lichtdurchlässiges Kristall aufweist» an das ein elektrische· PtId anlegbar ist, dadurch β a · kennseiohnet» dass das elektro-optische Kristall als dreieckiges Priem* (10) alt drei Seitenflächen (11, 12, 13) und svei Qrundflfichen (21. 22) ausgebildet ist» in den drei senkrecht aufeinanderstellende Achsen definiert sind» τοπ denen dia dritta Aohse senkrecht au dan beiden erundfl&oben orientiert ist» das die Liehteinfallsfläche des Prismas dia erste Seitenfläche (11) 1st, dafi dt Brechung« indices in Richtung der ersten beiden Achsen (X₉ T) •in· unterschiedliche Abhängigkeit roe elektrlsohen VaId aufweisen« daA an dar dritten Seitenfläche ein dureh dia erst· Seitenfläche einfallendes Lichtbündel raflaktiarbar und innerhalb das Priaiias umlenkbar ist, und das ein soleh«s alak· trieohe» FaId in Richtung dar dritten Achs· (S) an das Friss* anlegbar ist» durch das die erst· Achs« (X) praktisoh parallel sur ersten Seitenfläche und dia sveit· Achs· (T) praktisoh senkrecht aur ersten Seitenflloh· oriaailarbar 1st» ao daa daa aas 4aa Priera austretend· LiahtbOndal u«c«laBkt iMt* «Mn kein alaktriaabaa Feld an 4m rrlaaa aagalegt lat.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1» dadurch g β k kennseionnet, da·· dos Prisma »in rechtwinkliges Dreieeksprisna ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e Ktnniiiohn« t, dass di· dritte Seitenfläche (13) des Prismas »it einer Reflektorschieht (19) Obersogen ist.
4. Η, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η ni ι i t tt η ι t, dass an der »weiten und an C^r dritten Seitenfläche (12_# 1?) Reflektoren angeordnet sind·
5. 5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennseiehnet, dass die erste und die sweite Seitenflache (11, 12) des Frisass gleich groß sind.
6. 6. Torrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennseiehnet, dass die Reflektoren an der »weiten und der dritten Seltenflaehe als Reflektorschiohten auf diesen Seitenflächen ausgebildet sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch H, dadurch gekennseiohnet, dass auch die erste Sei te η fluche (11) sus Seil ait einen Reflektor (41) versehen ist« so daß der voa Reflektor nicht bedeckte Teil der ersten Seitenfläche «1· Uchteintritta- «4 Uentattstrittsfläeh· 1st und an den

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   Reflektor bedeokten Teil dar ersten Seitenfläche «la Liohtbundel durch das Frisaa «urüek tor Attstrltteflfleh· hin r· flektierbar ist·
8. 8· Vorrichtung nach Anaprueh 7» d a d u r β B g · k · η η· ι ι i β h η t t, da·· di« sveite «ad di· dritte Seitenflieh· d·· Prisaas gltieh gro» »ind.
9. 9· Yorriohtung nach Anpruoh 8» d a d u r ο h « · k · η ns · 1 β b D · t, dm die Btfl«ktor«a al· Reflektor* •ehiohten auegebildet sind.
10. 10· Anordnung sur •!•ktro-optiseh«n Ablenkung eine· Lichtbündel·» dadurch gekennseiehnet, das eine Ansahl von AblenkTorriohtungen nach eines oder nehreren der Anspruch· & bi· 9 derart nebeneinander angeordnet sind, daft ein JdehtbOndel ktmulatir abUnkbar 1st (Mgtv 5).

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11. 11. Vorrichtung tür elektro-optisohen Ablenkung «Ines LiohtbOndels, gekennseichnet duroh «in lichtdurchlässiges Kristall alt drei aufeinander senkrecht stehenden Achsen, in den die Brechungsindiees längs der ersten beiden Achsen eine unterschiedliche Feldabhängigkeit aufweisen, weiterhin gekennzeichnet durch Mittel, durch die ein parallel sur ersten Achse einfallendes LlohtbOndel innerhalb des Kristalls in eine Richtung parallel but sweiten Achse unlenkbar ist, und gekennzeichnet durch Mittel sun Anlegen eines elektrischen Feldes an das Kristall in Richtung der dritten Achse evecks Änderung der Brechungsindiees·

    Vorrichtung nach Ansprach 11* dadurch s- « fc. e n ns«i«hnet, dass das Kristall so konstruiert und angeordnet ist» daft der JULchtweg eines Orensstrahles des Lichtbundels parallel sur ersten Achse Beglichst groß und '

    der Lichtweg des entgegengesetzten Randstrahla parallel zu dieser Achse möglichst klein ist, und daß der Liehtweg des einen örensstrahles Iftngs der sweiten Achse »8glichet klein und der Liehtweg des entgegengesetsten Qrensstrahles lange dieser sweiten A«hse> i&glichst gro* ist·

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