DE1798254A1 - Lichtablenkglied - Google Patents

Description

L ο4 h P

JLi.'. W a

2701 Fourth Avenue South Minneapo Ii?^s, I-'innesota USA

»Lichtablenkglied«

DiG Erfindung betrifft ein Lic!itablon":jlicd zvli- Cborv der Stellung eines Idchtbündöls in. einer εαιαίο^οη Vro Lei don liichtablönlcglicdem vrards bisher eins Ablciaii dadurch erreicht, da3 ein Licht."bündel durck cino von elektrooptischen! (-5-0) riäterial gobildcta Ογ-ώκϊΊλοΙι vrardog wö'b.oi das Material vcrscliicdöno ^/c-::: schon ^eId abhängige Brochungriindirios hat. 3:

Verfcinorung dieses Grunöprinsips siolit Mittel vor» damit das liichtbündel iiohr^als -durch dis lirensflächs hindurch tritt, ijowie ■■ Anordnungen zur Crziclun/i einer susHtKlichon. Ablenkung·- Ira allgcnoi-ion haben Ablenkglieder eino Gronsfl'lche, (JiQ durch sv;oi

Neue Unterlagen (Art. T f 1 Ab«. 2 Nr. 1 $tU t 4·· Xn^runasgn, v. 4.8.tM(|

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BAD ORlGtNAL

. verschiedene 3-0 Materialien in Fom oinoD ?oralle1-epipodes gebildet v/erdsn· In keinen Fall t?ird clc3 elclrtrooptiacho I'rißtall optiuol ausr/Giuitst. Dan ho±2t₇ dia Amiahl der auf lö aber on lichtpimkta und dor ΰ3ΐ;-.^bablenicungswinkGl ergaben keinen aaxinalon ".'ort :Γ'.ίτ ein vorgegebenes JCriatallvolv-rion. Dies ist ein boaclrtlic: or Nachteil, da die Xo st en daß olsktrooptiachen :-ü.t jriala in einem Lichtablenksystera vorherrrscliond r.inu»

G-enä3 der vorliegonaen Erfindung int ein LichtbUiicloI-ablenkglied vorgeoelien, das gokonnseichnst iot ci^rch ein dreiecieföraicos nus-aEmangcactisteö Pricnc r.ri-ü erst on_; zvceiten und dritten Flachen und eroten und Kwcitan. Dr^idfl'iohen, das aus einer Ansabl auci elel:trooptioolicn Material bestehenden Vielfläclinern gebildet χ-drd, wobei die Vielflächner vora elektricchen Fejld sJaK&nzigz 3rochungaindizea haben und aneinendörstoßon, -an ninöectcn-j eine Grönzfläche innerhalb des sussnaengosctK-icn Prißi:iui3 zu bilden» und auf die erste Fläche ein einfallendes Lichtbündel auf tr if ft | durch Licht roflGlcticronua .-iittol, dio an dio zweite Fläche angrönzen, in ein auf tiic eroto FlLicho fallendes und daa zusa-Trüenßoootsta Prisaa durchquerendos LiclrtbUndel umaulonlcen und durch das ausc^Lcrigesetzte Prisma zu leiten, da.iit das einfallende Lic]it~ bündel mindestens einmal die Grenzfläche kreursti und

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BAD ORIGINAL

durch Mittel siaia «Anlogen eines elektrischen Feldes on das-zusanraengesetjrfce-Prisma,-iiia; den. Brechungsindex von Tülndoötöns einem der Vielflächiier zu-ändern, .so <3a3 das Lichtbundel beisi Purchlaufen der ' Gr&nzf!!lohe ■ abgelenkt

wird» ■. ■ ' '

Jici dea Lichiib-ändelabierikclie.d nach der vorliegoadea. lirfindung wird die Ablenkung dadurch erreicht, daß ein ;-Licht Dünclcl diirch aindestena eine Gr ens fläche innerlialb eines sum'tmengoeetsten, dreiGokföriai^cii Jf-rionss Mnaurch geht« Dio ßren2!fl^?iclie wird durch. an-eiziandcrctoScade Σ-0 ViclflÄclmor gebildet, dio verischiedeno, "vox, elektriochsn Paid abhllngigo Brschv.n£jsindine3 -besitzen· ~ie Btoßonden. "Y-ielfUlclmsr- können au3 Material mit donor 2-0 Charalrteriötils bestchon. Pas gleiche S-O Ma ■ kann so--angeordnet sein, daS die Tcriotallogi'aphischsa. 0-Achsen aneinsnderqtoSender Viölfläclmer exitrisgengoBetstorientiert sind oder das gleiche S-O Material fcann ?2±t getrennten Hitteln znm. Anlesen eines elektrischen Feldes Tersölien sein. Bine Heflekticnsschicht entlang vronigstens einer Seite des KUsnaraengesststenPrissas gibt die Gev;^!*2ir, da-3 ain ^ichtbünael oine Grensflächa in dea sUG setstea Pristaa aurclinuert. V-'enn das McIiWindsl ©in® -Grcnsflälöhe tritt, ergibt sich eine Zunoiase der proportional ku dea angelobten oleirfcrischcn '^

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In einer bevor ringt en Aufsiilhrun^nfcrc clivZ Gto rr* ,..i:: :■;■.■: ::rntoSenden. Violfl'ichncr sxvoi die Fora rccht\v.l:':1;Ii_{'_;jr Dreiecke aufweißendo Prisaen· In einer rverteii bc\^ror~ sugten AußiiUrjrunniifcra sind die

Form reclstraiiilclitfer Dreiecke axifviGlQojiä^J?r±Q-:iaii und ein Parallelepiped.

Der Haiip-UrortGil.licr vorliegenden Srfiriclung i:rb clio rxsieliiii;']? dor gleichen. /νΛπεΰι! auflösbarer LicirzjxxAkto und des ßlGiCiion Geodritciblonb.vinkola V7±o in don £r "Iicron Anafiil'iruii^aii, jaüoch unter ■■-ycrwandim^ ein co v/ocentlich goringeron ^.rintallvolumana· l;ie. Vcraintierurij Ood KristfillvoluTiens int ein bedcutcncor 4vir-br:chaft Tortnchritt bei elslctrooptiachen !»i

"bcoseran Verot^:inc!nia soll die i^fi ^

in der Zeichnung dargantollten Aur,fuhruno;r;beiDpiele n'ilicierläutert werdon. Es r.oigtt

Fig» 1 eina cclieaatiochö Ansicht öor ein£nc3iDi:cn Γοι-.,ι einer ersten AuafüJirung,

Fig« 2 eine ncheaa-fcinclie Voröeransiclit ßos in Fifj. 1, 5 und 4 cjeRoigten I^Jris:?.B.n,

Fig. 3 eine sehoiaatieche Ansiciit einor bovorsti^tea Fcra -fiir die erote An3fUhrung_f

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JArtlööiC

Fig. 4 eine schonet loche Ansicht der bevorzxngten

in

4 g

einer auGätsuchen. Jiblcri?a.ms. und

in System mit zwei^at^
strr !,rislelun/? einer sv/öidimonWäCToi^

In lig. 1 ißt-die einfachste 'Ausfri

dar'^os

Diooe Au3füiiru.S;;Dxorn beoteli

einem 45° rco2iti^r/inklige3a J>rQiQdkr^T±ssL^-_f das mit 11 -bozöichnot und · aus svv^l cnoinaiiderfstoUcsnaea Visl in Fora von ^chtviirücligen. Xreiocfc-Priöson 12

öiuiacn^o&^lst ict.

d§B^argestellton AusfüJirun^aforaiea (F±g.· i eis 5) sind allo Viclfläcliiier aus denoslben B-O Z^atsrisl iraijcu'i— aengeaetst, jedoch do .angeordnet, daß dio c-lCriDxallacli anoinandGrotoßondor Vielfläcimor Giitreöcn^eoütst oric-atiert $3ind. IUe c-Acheo» der Violflüoimer stellen eoa3:roc auf dor SoichnmifjDobono. V,"enn also in Ti^. 1 dia o-Aeftca deo Prißrias 12 auScrhalb der 2>cichKung liöß't, dann lio^t die c-ÄiChs© döa i?ric5a-is.;13 in dor Söichnrüi^· Ein ciiiKcln elelctrischoa Feld, dao entlang; dor c-Adiso an^cle-^t wird

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BAD ORIGINAL

• ■.nchrt die Brechung indices dor beiden. Priüncn* ϊ,ιιπ h^i:i'c wo ein elektrisches Fold angelegt int, wird der -<;rapr"cn^- licho lire change index IT₀ 3U N + 4 if für das 2rif.na 12 und N_Q - 4 II für diia Priaaa 13, wobei A ίΓ entweder jpo-sitiv oder negativ sein kann· Die Viclfl'lelmor hurjic-n.

E-O Material oder auo S-O liutG ohne eine c-%^:£ristallachsc zuQa^iensGBetst-SJijin tiitto3L-Z--ua Anlegen· des gosi^jneton elaktriochcn sind. -

Die Polarisation des einfallenden Lichtbiindols _g da.3 isa all.£te:aoinen mit lö "beacicliiiot ist» aui3 entlang der c— AchöQ erfolgen· Bas lichtbündöl lö "besteht cua zahlreiche:.! liichtctralilen, v.obei.die Strahlen 10a und 10b öio

ton ßtraiilen sind, die dao Ii^?Jndel in der

begrensen«

"' Der Winkel # » um. ?;elohon das Liolrtblind öl 10 on dor

Grenzfläche 14 abgelenkt wird, kann durch Aiv.'/cndtmg άο3 Snell'sehen Geaetaoa gefundon worden, äc.3 in einer Ann'üisrunej ernter Ordnung für den Ablonlcunriswinlcol φ ^β A Ά * -Ji- ergibt. Eo kann dann durch eine Annäherung erater Crdmxng ge^oigt werden, daß die Anzahl der Kcrlc^- baren Lichtfleekon H_n =» JiI . i.^Ji ist. Dabei bcdciitut:

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ORIQINAL

1Ϊ β'Brechungsindex dos 2-0 Uaterials, W, β üündelbröite innerhalb dor sunanuovi^ccGtiStan

Prinnen, ·

Δ Ιϊ = iifferena in deva Brechungsindex cooler aneinander-

Btoßonder Violfläclmer,
^ » optische V.ellenlMngc

Valcutua, ■- ~ ~^::~~~

¹W" = Öirmin{sav;Gite des Prisraüs-,
L- s 7.Ό&φ1η£θ dec 3'indols innerliall) iss; 2ur:anic.n£:e Prisnas.

Diese Gleiclrans kann in einer ancc-iauliezicreü Torn ^3 schrieben werden, da vV diircJi V." » L Δ ίί die ' der optischen .'.eßläxige (O.P»D.) -swischen den. beiden MuSerpn ■ Strahlen 10a und lob daratellt. Die A kann dann als eino licigung der " ellenf rent be tr acht et v/erden, die durch eine optische Phasendiiförens Terursacht wird· lic obigen Gleichungen tonnen 3etst fclßen dermaße.n geschrieben werden 1 ■

jl O.P.D. und IL gp.>P,I),..

Ua die wirlcnamste Lichtbündolablcnlcanordnung esu schaffen, 'nuß das Verhältnis? der Differenss der optischen V/eglSngo zu dem Kri3tallvolunen su einem Kaxinum gemacht werden·

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ORIGINAL

Die AusfiShrunßsforrA nach Fig. 1 bildet die Grundlage fur eine lichtbändolablenkanordnun^,. die eins optimale- Lichtbündelablenicung durch Verhinderung des Eristallvoluncns ergibt, dae früher" notv/cndig war, vsi eine ^eßcbens optische Wegdifferenz aufrecht su erhalten·

Bei einer bevor nuß teil Betriebsweise f'lllt ein geeignet φ polarisiert oß Xiichtb^ndol 10 senkrecht su oinor erst on Flache 15 des sue arincngo setzt en Pric&iars 11 ein. Γ or Vorlauf der Hußernten Licl'it3trahlon 10a und 10b durch das zuaa-oruenßo-setste Pricnia dient alo Baispiol für das Prinzip der Grund struktur» Der Lichtstrahl 10a fiillt auf dio erste ri'.lcliG 15 und durchquert daa Prinrm 12 bis sur avicitcn Ilächo 17, auf dio er unter ο in en Vr'lnkol von 4-5° auf tr if ft. lie Fläche 1? boaitst einen reflektierenden überzug l'-;._v der den Lichtstrahl 10a nenicrecht auf die dritte Flüche IS dos zusasncn.TSBOtzten Prisnao 11 richtet, Wenn 3;ein elclc-

trisches Feld angelegt ist, haben die Priesen 12 und 13 älmliche Brocliungaindisos und die Ablen^oing erfolgt iiicht an der Grensflfiche 14. Der Lichtctralil 10a vorläßt die n;uE3ai2nengocotston Prismen nenlcrecht sur Illicho 16* Der Lichtfütralal 10b durchquert dna Pria&a in einer ahnlichen Y.'ciQe· 3^er Fall, in welchem Icein eleictrioches Feld angelobt ist, soll nachfolgend als der ablenlrungnlose Sustand behandelt werden«

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vi'enn jedoch ein.elektrisches PoId an JGainäeatono ein Prisma angelegt wird, werden die Strahlen 10a v.nä 10b an der C-ronsfläche 14 abgelenkt«. In dieses !'all vorläse eil die abgelenkten strahlen 10c und 1Od da-:j >iu^a--.!ine2igosetsta Prisma durch die Fläche 16. Ist ein elektrisches Feld vorhanden, dann verläuft der U'eg des Strahles 10a in 'wedentUChen in Prioma 12, das einen ernten Lroclron^fsindü:·: hat, und der V,'og den Strahlest 10b Vcrl;i.uft' in iveisentlichsn im■'Priciaa 13, das öinün aweiten Brcclrangsindex liat« Me optische. y.'e._tTdIi*ferons swinchen dan beiden 'iu^ercn Strahlen v;ird bo su einem Maximum· Sie oben geseigt, ergibt eine maximale optische -e^difforens eins καχίπαίο Ans coil zerlegbarer LiclitflGckon und auch einen niaxiiaualön. Viinkol i'ir die total© Ablenlrung, dor für eino ^egebone Bundslbraite innerhalb äoa Prismas erhalten v/ordon kann»

rig* ' 2 ist oina ßclienatisclie Ansicht der Vorderfliich© 15 dos zusa-aracn^csetsten Prisnaa 11· Diese /irisicht läßt diö parallolo ornte mid «wetito Grundfläche 21 und 22 erkonnon. Ein elektrischen Fold Wird senkrecht ku diesen 'Grundflächen mit. Hilfe der Elektroden 23 und 24 an "beidö Prisnon,- 12 und 13 galoot. Die Hlektrodon 23 und 24· brauchen jedoch nur lait 'einen Pri;?aa in kontakt zu ntehon, um die Ablenkanordnung betriebafuiig au mtichon. .!23 können auch sv;ei Paar Hlektrodon vorfcooehon. v/ordon, un gotronntQ olektriacha

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BAD ORIGINAL

Felder an dis Prismen 12 und 13 zu legen, "ionn dia Prismen 12 und 13 aus Material susaanengeaotat nina, das einen quadratisclian E-O Effekt b&oitzt, wie Blei-'la^neniun-Niobatjzi (Pb-.-'glTbgOg), so werdon riur^alerv/ui getrennte Elektroden vorgesehen, uo. cine Spannung mit entgegengesetzter Polarität an die Prismen 12 und l'i anlegen zu können. Dann wird eino lineare Dszioliunf; rü\ oclisn deiti Iiicutbüiidelablcnlcwinkcl und cinon Quadrat— wurzelfeld (** Yf +2 I angelegt an das eino Prisma und

- }ü { angelegt an daa andere Prisna) erreicht. Eir.e lineare Beziehung läßt sich auch zwischen den Lichtivändslablonk7iinlrel und eineia schwachen elektrinclion Feld erreichen, das einen starken Vorspannmigafeld üborlagort ist. Das YorSpannungsfeld ist in einen solclien Fall von einer Polarität für das erste Prisaa und einer entgegen«· gesetzten Polarität für das s«'eito Prioricu

In Tig. 3 ist eine AuGflhrungsforsi abgebildet, die derjenigen nach Fig. Ibis auf die zusätzliche Reflections-¹ RCliicht 31 auf der Fläche 16 ähnlich ict. Die zusätzlich© lieflektionsschicht 31 verdoppelt die V/egliingo dca einfallenden Tdchtbüüdela 10 in dea auaa.:iaengesötstön Prisma« Dio Verdoppelung der '"egltingo vordoppelt die optiacho Wogdifforenz Kwischon den beiden ?iu3oren strahlen 10a und 10b. Auf dieoe U'oise wird auch dio Anzahl der !zerleg baren. Lichtpunkte und dor totale Ablonkwinkol

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■* ^{Π/ 4}BAD ORIGINAL 4 , -

U;i dioaelbe optische "ccjdifferens nie bei dar ilucfüh form n.tch l^?ig· 5 -su erhalten, wurde friilior ein sur.asinen- ^enatsteol^a^llelopipcd verwendet, &s.a das doppelte Voluncn &QB abgebildeten nucarnneiigeootr/ten Prints hatte, ueclialb ζ β igt -Tig« 3 eine bevorzugte fora,- nit der dicoelbe' Anaahl auflösfearer Lichtpunkte und deraelbe totale Ablenlcwinkcl nit mir dea halben VoInnen doo frlilior. benutzten erreicht wird.

In Pig. 3 cind dia beiden-'äußeren Strahlen lOa und 10b des Lichtbtindcls 10 in einen nicht 'abgelenkten und in einen abgelenkten 2uotand ceseiclinet· -Ia. niclit abgelenkten Zustand f:111t der Lichtstrulil 10a cenlcrecht sur riäclie ein,, durchquert das ?ri3na bis -sur.rillche 17, wo er unter einen V.'inkcl von 45° anko:nt· Uic ReflekticnDschiciit 18 auf der Fläche 17 reflektiert den strahl ICa in einer Kicütung nenlcrccht sur Fläche 16. Der Dtrahl 10a durcliGuert die Grenzfläche 14. Ohne ein angelegtes elektrisches 'feld orfolfrt jedoch keine Ablenkung. Der Strahl 10a trifft dann cenkrccht auf die Fläche 16 und \?ird durch die Reflelctiönr.schicht 31 in sich selbst zurücJcreflöJctiert. Seines urnprunglichen. teg folgend tritt der Strahl 10a durch die !Tische 15 aus dea zuoa^raengesetzten Prisaa 11 aus. lüirlich durchquert im nicht abgelonicton Zustand der LichtBtralil 10b dio Grenzfläche 14» ohne da3 eine Ablenkung

-12.-

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-la.

stattfindet, füllt auf die Flüche 17 und wird durch dio Rcflokt ions schicht 18 senkrecht auf dio i'läcliG 15 gerichtet« Senkrecht auf die Fläche 16 auf treffend, wird der Strahl 10b auf seinen, ursprünglichen V.'cg· siirttclcrofloktiort und Vörl:CSt das zusammengesetzte Pricaa 11 durch dia Flachp 15·

\7onn ein elektrisches Seid angelegt v/ird, erfolgt eine Ablenkung, vrenn das Licht blind el 10 die GronsflLlcha 14 kreuzt·

B^raMr--^a-"-i?r^^durch die Flache 15 in daa zunarito Prisma 11 ein, durchquert daa Prioaa bis sur Fläche 17, wo er in einer senkrechten Richtung zvr rillcho 16 reflektiert v.'ird» Der Lichtstrahl 10a v;ird abgolonlcfc, wenn er die Grenzflüche 14 durchquert, und ist dann als gestrichelter Strahl lOc dargestellt. Ldθ 2-un.shmo der Ablenkung veranlaßt den Lichtstralil 10c, in einer anderen Richtung ale r.ealcreclit auf die Fläche 16 aufzutreffen. Die lieflektionDßchicht 31 lenkt dann den Lichtctralil 10c zurück zur Flache 17. In den Punkt, wo der Lichtstrahl 10c auf dia Reflektionsschicht 31 fällt und zurückgeworfen wird, ist der Einfallowinkel gleich dem Koflektionsvmii^el· i-can der Strahl 10 c das Prieua 13 zur Fläche 17 hin durchquert, kreuzt er wieder die Grenzfläche 14» so daß eine weitere Zunahme dor Ablenkung stattfindet· Dor Lichtstrahl IGc • stößt dann auf die Flache 17 und wird durch die KefIgI:- tionaschicht 18 sur Flache 15 zurückgeworfen· Bor Licht-

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BAD ORIGINAL

strahl IGe tritt dann aus dem'zusoanengesütstsn Prisma durch dieTlHche. 15 auf einem Weg aus, eier von eeinem ■Sinfallöv/Qg verschieden igt. In einer Shnlichön ?'ciae tritt dor Lichtstrahl 10b in das stisa?i:sen£e setzte Pricaa 11 durch die'Fische- 15 οin und durchquert das Prisma bis zur Grenzfläche 14, wo eine Isunahcie der Ablenkung stattfindet. Bor JHraiii 10b wird dann durch dio gestrichelte Linie 1Od wiedergegeben· Ber^^Jtrahl^^Od^trifft auf die Flachs 17 unter einem anderen winkel als 4-5° auf und wird nun auf die riächo 16 In einer anderen Eichtung al3 •senkrecht gerichtet« Der Strahl 1Od wird dann von der ■Fläche 16 durch die Heflektionsschicht 31 zxr Flüche zurückgeworfen. Die Reflectionsschicht 18 auf dor Fläche lenkt den Lichtstrahl 1Od in Richtung der Fläche 15, wo er aus dem sußammengoaetzten Prisma auf einem Viog auetritt, der von seinem Einfallsweg-verschieden ist, nachdem er wieder an der Grenzfläche 14 abgelenkt wurde. Bein Durchqueren des r.usaramengesetsten Prismas hat dei' V/eg. des ■lichtstrahls-10-a iu wesentlicliea einen Brechungsindex, · während der -Meg öco lichtstrahls 10b einen im wesentlichax anderen Brechungsindex besitzt. Die optische Wegdifferens sviipchen den beiden äußeren Strahlen wird so zu einen

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte ÄusfLlhrungoform für eine Ablenkeinheit, Diese Ausführung kann in einer

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Anordnung zur Erzielung zusätzlicher Ablenkung benutzt werden. Das zusammengesetzte 45° rechtwinklige Dreieck-Prisma, das allgemein mit 40 bezeichnet ist, besteht aus einer Anzahl aneinanderstoßender Vielflächner. Die Vielflächner können rechtwinklige Dreieck-Prismen 41, 42a, 42b und 43 sein, oder es können zv.'ei rechtwinklige Dreieck-Prismen 41 und 43 und ein rechtwinkliges Parallelepiped, das allgemein mit 42 bezeichnet ist, vorgesehen sein, wobei die durch die gestrichelte Linie 48 angezeigte Grenzfläche nun in Fortfall koserb. Die Vielflächner sind so angeordnet, daß die Prismen 41 und 43 eine entgegengesetzte c-Achseaorientierung zu den Prismen 42a und 42b oder dem Parallelepiped 42 haben. Das zusammengesetzte Prisma, das durch vier kleinere Prismen gebildet wird, ist ähnlich zwei der oben beschriebenen Grundformen, die zur zusätzlichen Ablenkung vorgesehen sind. Die folgende Erörterung gilt dea P zusammengesetzten Prisma, das swei rechtwinklige 45° Dreieck-Prismen und ein Parallelepiped enthält. Durch diese Ausführung wird eine Grenzfläche eingespart, und sie ist gut für eine Anordnung zur Erzielung zusätzlicher Ablenkung geeignet»

Im Betriebszustand läuft das Lichtbündel 10 durch das zusammengesetzte Prisma ohne Ablenkung, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, wobei alle Vielflächner denselben Brechungsindex haben» oder es kann abgelenkt werden,

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wenn ein elektrisches Feld an wenigstens einen der Viel— ' f Ifichner angelegt wird. Im nicht abgelenkten Zustand trifft der äußere Strahl 10a auf die"obere Hälfte der ersten Fläche 44-. Sr durchquert dann das; Prisma-4-1 bis :',ur zweiten, Fläche 45, wo er auf die dritte Fläche 46 umgelenkt wird. Der Strahl 10a läuft durch die Grenzflächen 49a, 49"d, ohne daß eine Ablenkung erfolgt. Der Strahl. 10a trifft dann auf die Fläche 46 unter einem Winkel von 45°. Durch die Reflektiaasschicht 5o auf der fläche 46 wird er senkrecht auf die Fläche 44 gerichtet. Die Reriektionsschicht 51 auf der Fläche 44 wirft den lichtstrahl 10a entlang dc3 soeben bescliriebenen V,*egeB surück. Der Strahl 10a verläßt somit dao zusammengesetzte Prisma 40 durch die obere Hälfte der Fläche 44 auf seinem Einfallsweg. Der lichtstrahl 10b läuft in ähnlicher Tl'ciso durch das "usammengesetste Prisma 40.

Wenn ein elektrisches Feld an das susammengesetste Prisma 40 angelegt wird, findet eine Ablenkung an den C-ren^- flachen 49a und 49b statt. Ss können auch getrennte elektrische Felder an die Prismen 41 und 43 und an das Parallelepepirl 42 entweder gleichzeitig oder nicht gleichzeitig angelegt werden. Die Art,ein elektrisches Feld an ein E-O Kristall anzulegen, ist in der Technik wohlbekannt· Wenn der äußere Strahl 10a in die Fläche 44 des zusammengesetzten Prismaa 40 eintritt, durchquert er das Prisma 41

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Id — ......

bis zur Fläche 45 und wird durch die Reflektionscchicht 47 auf die Fläche 46 gerichtet. Der lichtstrahl 10a wird jetzt abgelenkt, wenn er die Grenzflächen 49a und 49b schneidet. Un Fig. 4 zu vereinfachen, wurden die abgelenkten Strahlen 10c und 1Od abgebrochen, bevor sie auf die Fläche 46 auftreffen. Sobald das lichtbündel an den Grenzflächen 49a und 49b abgelenkt wird, trifft der Strahl 10c unter einen anderen winkel als 45° auf die Fläche 4-6. Die Reflektionsschicht 50 auf dor Fläche 46 richtet den Strahl 10c auf die untere Hälfte der FläcJ$e44e Der Strahl 10c trifft auf die Fläche 44 in einer anderen Richtung als senkrecht. Die Reflektionsschicht 51 auf der unteren Hälfte der Fläche 44 richtet den D tr aiii 10c zurück in d,as zusammengesetzte Prisaa 40. Der Strahl 10c wird durch cie Reflexionsschichten. 50 und 47 wieder umgelenkt und wird weiter abgelenkt, wenn er durch die Grenzflächen 49a und. 49h ein zweites Hai hindurchgeht. Der Strahl 10c wird gezeigt, wie er aus den zusamnengesetzten Prisma 40 durch die obere Hälfte der. Fläche 44 austritt, nachdem er in der soeben beschriebenen Weise abgelenkt wurde. Der Strahl 1Od durchquert das Prisaa in einer ähnlichen Weise wie der Strahl 10c. Das heißt, er wird auch jedes Mal abgelenkt, wenn er die Grenzflächen 49a und 49b kreuzt und hat gleiche Einfall- und Reflektionswinkel an den Reflexionsschichten 47, 50 und 51,

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Innerhalb des zusammengesetzten Prismas haben die VJege der beiden äußeren Strahlen verschiedene Brechungsindizes ■für -nahezu ihre gesamte-Durchquerung·. Die-optische Weg-different zwischen den beiden äußeren Strahlen wird so

.. zu einem. Maximum. Die Ausführungsform,nach Fig, 4 vermindert das Volumen des Kristalls, das zur Erzielung einer vorgegebenen Anzahl auflösbarer Punkte und eines totalen Ablenkungswinkels notwendig ist.

Es ist -.offensichtlich,,daß nur die Reflektionsselaicht 47 für die Ausführungsform nach -Fig· 4 .erforderlich ist· Wenn die Reflexionsschichten 50 .und 5^ weggelassen werden, dann tritt das Lichtbündel 10 durch die Fläche aus. Wenn die Ausfüiirungsform. Reflexionsschichten. 47 und 50, jedoch nicht 51, besitzt, dann tritt das Liclvb-Vondel 10 aus dem susamnienge setzt en Prisma-40 durch die untere Hälf.te der Fläche 44 aus« Die in Tig« 4 geseilte Ausführungsform ergibt jedoch einen maximalen Wert für· die optische Wegdifferenz zwischen den "beiden äußeren Strahlen, Auf diese \7eise wird die Änss&hl der aiiflösbas^eri Lichtpunlcte und der totale· Ablenkv/inkel aiich . au. oino2i ■ Maximum,

Bei den Auoführungsformen nach Fig· 1 bis 4 können verschiedene Arten von B-O Material verwendet werden, zum Beispiel Material mit · Jm Symmetrie, wie lithium-Hiobat//

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BAD

₃) und Lithium-Tantalate (LiTa(O. Wie oben aa gedeutet, kann auch Material mit einem quadratischen E-O Effekt, wie Material mit m3m Symmetrie, etv/a Blei-Magnesium-Niobat^ (PbLigribgCO verwendet werden. Y/enn jedoch eine lineare Besiehung zwischen den angelegten elektrischen F.eld und dem Ablenkwinkel gewünscht v/ird, muß entweder eine Vorspannung mit entgegengesetzter Polarität an die Prismen angelegt oder eine elektr onisclie Schaltvorrichtung verwendet werden. Diese elektronische Schaltvorrichtung in dem Antriebcstromkreis legt + "'/ /+· Sj an ein Prisma und — y|—Bj an das angrenzende Prisma.

Es ist klar, daß die reflektierenden Mittel in der obigen Beschreibung nicht notwendig reflektierende Überzüge sein müssen. Da zum Beispiel der innere totale Reflektionswinkel von LiFbCU nahezu 42° _} ist, wenn, es durch Öl begrenzt ist, wird in diesem Fall nur die Reflektionsschicht 60 benötigt. Es liegt für einen Fachmann auf der Hand, daß auch andere lichtreflektierenda Mittel neben reflektierenden Überzügen, wie Spiegel und dergleichen, verwendet werden können.

In Fig. 5 ist eine Anordnung der oben beschriebenen ßrundauBführung dargestellt. Die Lichtablenkglieder 40a, 40b ..... 4On sind so angeordnet, daß eine Häufung von Ablenkungen erreicht wird. Die Lichtablenkglieder 40a und

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40b sind identiseh-mit der Ansführung nach Tig. 4, nur daß die Reflektionoschicht 51 weggelassen wurde«»'. Dio ■■ Ablcnkgliedcr sind so angeordnet, da3 das aus dem'Ablenk— glied 40a austretende Licht in .das Ablenkglied 4Ob- eintritt und weiter abgelenkt wird. 17ach der weiteren Ablenkung im Lichtablenkglied 40b tritt das Lichtbündel in das nächste' Ablenltglied der Anordnung ein« Das letzte Ablenkglied der Anordnung, das Δ-blenkglied. 4On, ist

identisch alt der Ausführungshorn nach Fig. 4. Die Reflektionssciiicht 70 auf der-einen Hälfte der Fläche 44n kehrt das Ljjohtbündel durch die Anordnung um, um v/eitere zusätzliche Ablenkungen zu erreichen.

Ein allgemein nit IO bezeichnetes Lichtbundsi besitzt äußere Strahlen 10a und 10b und tritt in die Fläche 44a ein und aus. '-Vird kein elektrisches Feld angelegt, so sind die Eintritts- und■ Aus-tritt'&wege identisch. Kerni ein elektrisches Feld an' eines der Ablenkglieder der Anordnung angelegt wird., dann wird das einfallende Lichtbündel abgelenkt, sobald es die geeigneten Grenzflächen durchkreuzt. Abgelenkte Strahlen 10c und -1Od werden gezeigt, wie sie aus der oberen Hälfte der Fläche 44a austreten. Das Lichtbundal wird durch die Anordnung ,durch Reflektionssciiicht en 47a, 50a, 47b, 50b V. . . 47n, 5On und 70 auf den Flächen 45a, 46a,45b, 46b . . . 45)ß, 46n und 44n wie oben beschrieben geleitet.

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Fig. 6 stellt eine schematische Abbildung eines Systems dar, bei dem zwei der Anordnungen nach Fig. 5 Verwendung finden, um eine zweidimensionale Ablenkung zu erreichen. Diese beiden Anordnungen sind als X-Ablenkglied 60 und als Y-Ablenkglied 81 bezeichnet.

Im Betriebszustand wird das Lichtbundel 10 mit den äußeren m. Strahlen 10a und 10b durch eine Linse 82 in das X-Ablenk— glied fokussiert. Das X-Ablenkglied lenkt das Lichtbündel dann in einer Dimension ab. Die Polarisationsebene des das X-Ablenkglied verlassenden Lichtes wird durch die Halbv/ellenplatte 83 um 90° gedreht» Die Kalbv/ellenplatis 85 kann an irgendeiner Stelle sswischen dem X- und Y-Ablenkglied angeordnet werden. Das Licht breitet sich dann in der Y-Riohtung durch ein System zylindrischer Linsen 84 aus. Die Konvergenz-Linse 85 bündelt die Strahlen ICa und 10b parallel zueinander. Die Strahlen 10a und 10b treten dann in die Konvergenslinse 86 ein» Das Licht gelangt dann sum Y-Ablenkglied 81, wo es in einer zweiten Dimension abgelenkt wird. Ein Abbildungsmittel 87 ist in der Brennweite der Linse 86 aufgestellt und bildet ein Kittel zur Abbildung einer zweidimensionalen Anordnung.

E3 kann erwünscht sein, daß die Anzahl der aufzulösenden Punkte in der X-Richtung gleich der Anzahl der aufzulö-. senden Punkte in der Y-Richtung sein soll. Um dieses

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-ax-

Ergebnis zu erreichen, wird eine viel höhere Spannung für das Y-Ablenkglied 81 benötigt als für das"2-Ablenkglied 80. Ein V/eg zur Lösung dieses Problems bei LiXTbO-, ist das Aufeinanderschichten dünner Prismen, wobei die Richtung'de-r c-A.ch.se 'für aufeinanderfolgende Prismenlagen gewechselt wirde Bs versteht sich, daß die eingelegten Elektroden für die Wellenlänge des einfallenden lichtes durchlässig sein und denselben Brechungsindex wie das E-O Kristall haben müssen,

V/ährend diese Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist ■ es für einen Fachmann selbstverständlich, daß Änderungen in der Gestaltung und in den Sinselteilen vorgenommen werden können, ohne dabei den Grundgedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen« Es ist zum Beispiel offensichtlich, da3 Linsen zur'Fokussierung- eines einfallenden Lichtbündels notwendig sein können, um ein Entweichen des Lichtbündels aus dem Ablenkprisma zu verhindern. Ferner kann ein halb versilberter Spiegel oder ein optischer Zirkulator erforderlich sein, um das Einfallende von dem austretenden Lichtbündel zu trennen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1« Lichtbündelablenkglied, gekennzeichnet durch ' ein dreieckförmiges zusammengesetztes Prisma mit ersten, zweiten und dritten Flächen und ersten und zweiten Grundflächen, das aus einer Anzahl au3 elektrooptischen Material bestehenden Vielflächnern gebildet wird, wobei die Vielflächner vom elektrischen Feld abhängige Brechungsindizes haben und aneinanderstoßen, um mindestens eine Grenzfläche innerhalb des zusammengesetzten Prismas zu bilden, und auf die erste fläche ein einfallendes Lichtbündel auftrifft; durch lichtreflektierende Mittel, die an die zweite Fläche angrenzen, vii ein auf die erste Fläche fallendes und das zusammengesetzte Prisma durchquerendes Lichtbündel umzulenken und durch das zusammengesetzte Prisma zu leiten, damit das einfallende Lichtbündel mindestens einmal die Grenzfläche kreuzt; und durch Mittel zum Anlegen eine3 elektrischen Feldes an das zusammengesetzte Prisma, um den Brechungsindex von mindestens einem der Vielflächner zu ändern, so.daß das Lichtbündel beim Durchlaufen der Grenzfläche abgelenkt wird«

   NeueUnterlagen(Art.T|1 Ab».2Nr.t8.U»dMÄnd.rung8eM,v.4.9.19e7) _ _?5

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   ₄. . BAD -

   2. Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 1, d a d u r cn gekennzeichnet , daß das zuGarnsengeeetzta Prisma die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat und daß die lichtreflektierenden Kittel an die zweite und dritte Fläche angrenzen.

   5* Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 2, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t j daß die erste und dritte Seite im wesentlichen gleiche^ Flächen haben.

   4« Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Vielflächner erste und zweite rechtwinklige I)reieck-l⁵ris2ien bilden, die aneinanderstoßend angeordnet sind, urn das zusammengesetzte ■ Prisma zu bilden.

   5. Licht bündelablenkglied nach .Anspruch 4, dadurch g e k e η ii ζ ei c h η e t , daß die lichtreflektie— renden Ϊ-Iittel durch reflektierende Überzüge auf der zweiten und dritten Fläche gebildet werden.

   6. Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 5, d a d u r c h

   g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die ersten und zweiten Prismen im wesentlichen aus Llaterial bestehen, das kristal-♦ lographische c-Achsen hat, wobei diese so zueinander verlaufen, daß eine entgegengesetzte c-Achsenorientierung

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   ^J^^i!hiiÄDCÄöWAL

   entsteht und daß die Mittel für das elektrische TeId dieoeö entlang wenigstens einer der c-Achoen erzeugen, uia den Brechungsindex von wenigstens einem der ersten und zweiten Prismen zu ändern· . - .

   7. Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 5, da du r c h gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Prismen aus in wesentlichen demselben kristallinen Material zusammengesetzt sind und daß die Mittel für das elek-

   * - <\ Γ *\ ;■■■ ■■■' ■ ;

   trische Feld getrennte Elektroden an den Prismen zum Anlagen von Spannungen an die ersten und zweiten Prismen enthalten.

   8* Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zusammengesetzte Prisma au3 ersten und zweiten, die Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweisenden Prismen und einem rechteckigen Parallelepiped besteht, dessen erete und zweite aneinanderstoßende Flächen an erste und zweite Prismen angrenzen, um erste und zweite Grenzflächen zu bilden, wobei erste und zweite Prismen im wesentlichen die erste Fläche des zusammengesetzten. Prismas bilden·

   9. Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das zusammengesetzte Prisma die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat j daß die zweiten und dritten Flächen im weeontlichen gleich sind und daß die Lichtreflektierenden üittel an die zweiten und dritten Flächen angrenze^.. 103884/0561

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   179825A

   10. Lichtbündolableiikglied nach Anspruch 9» d a d u r c h

   g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das-lichtreflektierende Mittel an die zweiten und dritten Flächen und an einen .. Teil der ersten Fläche angrenzen, wobei die erste Fläche teilweise so ausgebildet ist, daß sie das Sin- und Aus-.. treten des Lichtbündels in das oder aus dem zusammengesetzten Prisma und eine übertragung desselben innnerhalb des Kusaraiaenge3etzten Prismas ermöglicht, und daß das Lichtbündel zu dem Teil der ersten Fläche, der zum Durchlaß desselben dient, zurückgelangt·

   11. Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 10, dadurch gSe kennz ei c h η e t , daß die lichtreflektierenden Mittel reflektierende Überzüge sind.

   12. Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 11, ,dadurch

   g e k e η η ζ ei ch ne t, daß erste und zweite Prismen und das Parallelepiped im wesentlichen aus einem Material bestehen, das lcristallographische c-Achsen besitzt, die so zueinander verlaufen, daß daa erste und zweite Prisma ähnliche c-Achsenorientierungen aufweisen, während eine entgegengesetzte c-Achsenorlentierung bei dem Parallelepiped vorhanden ist» und daß die Mittel für das elektrische Feld ein solches entlang wenigstens einer der C-* . Achsen erzeugen, um den Brechungsindex in wenigstens einem der ersten und zweiten Prismen oder dem Parallelepiped au ändern·

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   BAD ORIGINAL

   13· Lichtbündelablenkglied nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß erste und zweite Prinmen und das Parallelepiped im wesentlichen aus demselben Kristallmaterial zusammengesetzt eind und daß die Hittel für das elektrische Feld getrennte Elektroden an den ersten und zweiten Prismen und dem Parallelepiped enthalten, un Spannung an die ersten und zweiten Prismen und an das Parallelepiped zu legen.

   14· Anordnung von Lichtbündelablenkgliedern nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, da3 eine Anzahl von Ablonkgliedern vorgesehen und aneinanderstoßend angeordnet cind, um eine Häufung der Ablenkung des einfallenden Lichtes herbeizuführen.

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